A DNA vaccine against malignant melanoma.

Hensikten med dette prosjektet var å utvikle en terapeutisk DNA vaksine for behandling av metastatiske melanomer hos menneske. Malignt melanom anses for å være en immunogen svulst ved å uttrykke flere tumor-spesifikke antigener og immunterapi kan derfor være spesielt nyttig. Vi har tidligere beskrevet en ny type vaksine molekyl (Vaccibody) som målstyrer antigen direkte til antigen presenterende celler (APC). Dette konseptet øker vaksineeffektiviteten betraktelig sammenlignet med vaksinering med antigen alene. Vaksinen kan gis som DNA og injiseres i muskel eller hud i kombinasjon med elektriske pulser. De elektriske pulsene gjør at celler på injeksjonsstedet vil ta opp DNAet og produsere vaksineproteiner. Vaksineproteinene skilles ut av cellene og vil binde seg til APC via målstyringsenhetene. Spesifikk binding til APCene gjør at vaksinemolekylet tas opp av APCen og aktiverer denne til å stimulere andre deler av det adaptive immunsystemet. Vi har tidligere vist at Vaccibodies kan beskytte mot kreft i en musemodell for multippel myeloma med ulike målstyringenheter. Særlig kjemokin-målstyrte vaksineproteiner (CCL3 som målstyring) viste effektiv beskyttelse mot kreft i mus. Ved prosjektets oppstart klonet vi inn ulike melanocytt-spesifikke antigener som Tyrosinase, gp100, MART-1/Melan-A og NY-ESO-1 i kjemokin-målstyrte Vaccibody. Produksjon av de ulike vaksineproteinene ble testet in vitro ved å transfektere HEK293E celler. Human Tyrosinase og gp100 ble ikke skilt ut som fusjonsproteiner i form av Vaccibody, men ble holdt igjen i lysatet av cellene. Vaccibody med MART-1 ble skilt ut, men MART-1 fusjonen var ikke stabil og MART-1 forble ikke linket til Vaccibody molekylet. Vaccibody med kun CD8+ T-celle epitoper fra MART-1 som antigenenhet blir derimot produsert. Vaccibody med NY-ESO-1 antigenet ga god in vitro protein produksjon og ble gjenkjent av NY-ESO-1 spesifikke antistoffer. NY-ESO-1 Vaccibody med målstyring til krysspresenterene APC ble testet ut i en musemodell for malignt melanom med B16 celler som utrykker NY-ESO-1. Mus vaksinert en gang med NY-ESO-1 Vaccibody hadde økte NY-ESO-1 spesifikke antistoff og T-celle responser sammenlignet med mus vaksinert med NY-ESO-1 antigen alene, og utviklet tumor senere enn ikkevaksinerte mus. Utviklingen av tumor ble ytterligere forsinket ved to vaksineringer som også ga økte antistoff og T-celle responser sammenlignet med en vaksinasjon. Videre ønsket vi å optimalisere vaksineplattformen ved å utvikle heterodimere varianter av målstyrende DNA vaksiner. To ulike fusjonsproteiner ble testet, et par bestående av Barnase og Barstar fra Bacillus amyloliquefaciens og et par bestående av to ulikt ladede alfahelikser med høy affinitet for hverandre. I heterodimerene kan flere tumor-spesifikke antigener kombineres i ett molekyl, som for eksempel NY-ESO-1 og CD8 epitopen fra MART-1, for å få en vaksine med høyere beskyttelse. DNA vaksinasjon med heterodimerer gir målstyrende proteiner i Balb/c mus med fire unike funksjonelle armer. Barnase og Barstar heterodimerene induserte antigen-spesifikke T-celle responser in vitro og antistoff responser in vivo etter en vaksinering. Heterodimerene ble også testet i en musemodell for multiple myleoma der alfa-heliks heterodimerne og Vaccibody med tilsvarende målstyring og antigen ga like god beskyttelse. En sammenligningsanalyse av 9 ulike målstyringer bekreftet bruken av kjemokiner som målstyring for DNA vaksiner mot kreft. Kjemokin målstyring ga mer antigenspesifikke antistoffer av IgG2a enn IgG1 subtype, noe som gjenkjenner en Th1 respons som er vist å være fordelaktig ved bekjempelse av kreft. PhD kandidaten planlegger å levere inn graden i løpet av 2018. Graden vil inneholde tre arbeider, to artikler vil være publisert og ett submittert. Forsøkene som er gjort i denne studien er prekliniske eksperimenter gjort i mus som viser at DNA vaksinering med Vaccibody og heterodimerer er en attraktiv strategi for behandling av ulike typer kreft som melanom. Heterodimerene tilfører en helt ny vaksineplattform med fire tilgjengelige armer som gir økt fleksibilitet ved design av nye DNA vaksiner. Bruken av DNA vaksiner gir muligheter til å lettere skreddersy kreftvaksinen til pasienten slik at pasientspesifikke kreftantigener kan benyttes i vaksinen. Bruk av målstyrte heterodimere vaksiner kan gi bredere responser ved å inkludere flere kreftantigener i samme vaksine. Det er håp om at videre forsøk vil bidra til å utvikle terapeutiske vaksiner mot ulike typer kreft tilpasset menneske.