W najnowszym przeglądzie opublikowanym w czasopiśmie Cell, naukowcy omówili postępy w immunoterapii raka opartej na kwasie rybonukleinowym (RNA), zawierającej nanocząstki lipidowe (LNP) oraz udoskonalenia wymagane dla szczepionek następnej generacji. Terapia immunologiczna jest krytycznym elementem leczenia nowotworów. Jednakże, pomimo sukcesu immunoterapii w różnych typach nowotworów, tylko kilku pacjentów z nowotworami wykazało odpowiedź na obecne terapie oparte na immunologii (takie jak przeciwciała monoklonalne, rekombinowane cząsteczki białkowe, małe cząsteczki biologiczne i terapie komórkowe). Ponadto, terapie te mogą wywoływać działania niepożądane, co uzasadnia rozwój nowych podejść do poprawy walki z rakiem. RNA LNPs są narzędziami immunostymulującymi, które mogłyby zostać opracowane w celu zmniejszenia globalnego obciążenia nowotworami. W niniejszym przeglądzie badacze przedstawili domięśniowe szczepionki z messenger RNA (mRNA) na nanocząstkach lipidowych (LNP) jako prawdopodobnych kandydatów na terapeutyczne szczepionki przeciwnowotworowe. Nowe konstrukty kwasu rybonukleinowego, które mogą wzmacniać ekspresję RNA [takie jak samowzmacniający się kwas rybonukleinowy (saRNA) i kolisty RNA], zmieniać translację [takie jak mały interferujący kwas rybonukleinowy (siRNA) i kwas mikrorybonukleinowy (miRNA)] i przeprowadzać edycję genomową [takie jak pojedynczy prowadzący kwas rybonukleinowy (sgRNA) i CRISPR-associated protein-9 (Cas9) mRNA] mają ogromną szansę na rozwój immunoterapii nowej generacji. Ukierunkowane nośniki, takie jak LNP, mogłyby poprawić siłę działania i zmniejszyć efekty uboczne szczepionek przeciwnowotworowych. Nanocząstka lipidowa RNA składa się z (i) kationowych lub jonizowalnych lipidów oddziałujących z polianionowym RNA w celu poprawy dostarczania; (ii) cholesterolu w celu dostosowania płynności warstwy lipidowej; (iii) cząsteczek lipidowych glikolu polietylenowego (PEG) w celu poprawy stabilności cząsteczki, wydłużenia obiegu LNP i okresu półtrwania; oraz (iv) lipidów "pomocniczych", w tym fosfolipidów. Lipidy i RNA tworzą nanocząstki o rozmiarach od 80,0 do 100,0 nm, aby zapobiec degradacji zamkniętego RNA i przetransportować RNA do cytoplazmy komórki docelowej w celu ekspresji in vivo. Cząsteczki RNA mogą być kapsułkowane w nanocząsteczkach lipidowych. Ponadto jednoniciowy rybonukleinowy kwas komunikacyjny może kodować neoantygen szczepionki przeciw nowotworom, podczas gdy dwuniciowy mały interferujący RNA może kodować inhibitory punktów kontrolnych knockdown w celu dostrojenia odpowiedzi immunologicznej poprzez indukowaną przez RNA aktywację stłumionych komórek odpornościowych. RNA typu kołowego może zwiększyć czas trwania ekspresji, co jest korzystne dla generacji chimerycznych receptorów antygenowych (CAR) in vivo i antygenów szczepionkowych. Głębokie uczenie może być zastosowane do sekwencjonowanych i transkrybowanych in vitro danych uzyskanych z próbek biopsji guza w celu oszacowania charakterystycznych neoantygenów guza, które są zakodowane w messengerowym kwasie rybonukleinowym. Jednoczesne dostarczanie antygenów kodujących mRNA związane z cytokinami, np. Tri-Mix [kodujący caTLR4, klaster różnicowania 40L (CD40L) i CD70], może poprawić prezentację antygenów guza przez komórki dendrytyczne (DC). Struktury lipidów, parametry formowania nanocząstek lipidowych, cząsteczki lipidów PEG i koniugaty przeciwciał (anty-CD3, CD4, CD5 i CD8) mogą być zaprojektowane w celu zwiększenia specyficzności komórek LNP in vivo. Ukierunkowane dostarczanie LNP in vivo byłoby krytyczne dla generowania makrofagów i limfocytów CAR-T, in vivo. Wrodzona modułowość szczepionek mRNA-LNP umożliwia opłacalne i szybkie kliniczne tłumaczenie dostosowanych, neoantygenowych szczepionek w porównaniu do wcześniejszych, drogich szczepionek opartych na komórkach. Neoantygen może być uzyskany z mutacji guza specyficznych dla pacjentów, które indukują odpowiedzi immunologiczne. Zdolność do transkrypcji mRNA kodującego specyficzne neoantygenów in vitro, przy użyciu sekwencjonowanych zestawów danych bez ex vivo hodowli komórkowej i wymagań inżynierii cząsteczek białka, czyni platformę mRNA LNP szczególnie korzystną do podawania szczepionek opartych na neoantygenach. Dodatkowo, wiele neoantygenów może być kodowanych tylko przez jedno białko mRNA, co zwiększa siłę i zasięg szczepionki. Aby opracować skuteczne szczepionki nowej generacji oparte na technologii mRNA, konieczne jest zwiększenie liczby kandydatów na szczepionki przeciwnowotworowe oraz poprawa siły działania i tolerancji RNA-LNP. Należy prowadzić dalsze badania w celu poprawy naszego zrozumienia nowotworów, a także zaprojektować antygeny o szerszym zasięgu nowotworowym. Dodatkowe narzędzia oparte na głębokim uczeniu i sieciach neuronowych są wymagane do poprawy projektowania neoantygenów nowotworowych w oparciu o duże i wysokiej jakości zestawy danych antygenów nowotworowych. Aby poprawić siłę działania RNA LNPs, formulacje muszą zawierać jonizowalne lipidy. Ponadto, szczepionki mRNA mogą być skierowane do limfoidalnych komórek prezentujących antygen (APC), które mogą krzyżowo prezentować białka głównego kompleksu zgodności tkankowej-I (MHC-I) i aktywować cytotoksyczne (CD8) limfocyty T, aby zwiększyć siłę działania szczepionek przeciwnowotworowych. Ponadto, koniugacja ligandów do powierzchni nanocząstek lipidowych (w tym DEC205 i przeciwciał anty-CD11c) może zwiększyć ukierunkowanie na komórki prezentujące antygen. Aby poprawić tolerancję szczepionek przeciwnowotworowych, należy zrozumieć biologiczne mechanizmy regulujące reaktogenność, w tym te związane ze szlakami interleukiny-1 (IL-1) i pseudoalergią związaną z aktywacją dopełniacza (CARPA). Ponadto, należy ustalić wpływ konstrukcji LNP oraz czynników środowiskowych/genetycznych na reaktywność szczepionki. Zastąpienie lub zmiana specyficznych składników LNP, włączenie ukrytych lipidów w celu uniknięcia nadzoru immunologicznego, modyfikacje RNA w celu zminimalizowania rozpoznawania receptorów wzorcowych (PRR) oraz inne drogi podawania szczepionki (takie jak doustna lub donosowa) mogą poprawić tolerancję szczepionki. Ponadto, miejsce (miejscowe lub układowe) i czas aktywacji immunologicznej są kluczowe dla określenia, czy wynik będzie ochronny czy szkodliwy. Elektrostatyczna lub kowalencyjna adsorpcja przeciwciał celujących mogłaby być przeprowadzona w celu poprawy specyficzności LNP. W oparciu o wyniki przeglądu, platforma szczepionki mRNA LNP może być wykorzystana do opracowania spersonalizowanych szczepionek przeciwnowotworowych nowej generacji. Konieczne są jednak dalsze badania, aby pogłębić nasze zrozumienie biologii nowotworów i udoskonalić projekt szczepionki w celu szybszego przełożenia jej na zastosowania kliniczne. Nadal istnieją wyzwania dotyczące skutecznego i bezpiecznego dostarczania RNA, jednak wydaje się, że RNA LNPs mogą być krytycznymi składnikami immunoterapii nowej generacji, aby zmniejszyć zachorowalność i śmiertelność związaną z nowotworami na całym świecie.