Nanoparticelle di fibroina "Cavallo di Troia" caricate con antigene OVA per ridirezionare la risposta immunitaria contro i tumori

Abstract

Negli ultimi 40 anni, la ricerca ha dimostrato il ruolo cruciale del sistema immunitario nel controllo del cancro, attraverso il riconoscimento degli antigeni associati ai tumori (TAA) e dei neoantigeni. I vaccini contro il cancro miranti a questi antigeni hanno mostrato risultati promettenti, ma persistono sfide come bassa immunogenicità e costi elevati. Un nuovo approccio basato su non-TAA potrebbe sfruttare le risposte immunitarie preesistenti, superando tali limitazioni. Le nanoparticelle di fibroina della seta (SFNs) rappresentano un metodo di somministrazione promettente, caratterizzate da biocompatibilità e basso livello di tossicità, sfruttando l'effetto di permeabilità e ritenzione aumentata (EPR) che consente l'accumulo di macromolecole nei tumori. La mia tesi studia un protocollo di immunoterapia, denominato "cavallo di Troia", utilizzando SFNs caricate con ovalbumina (OVA) in modelli tumorali B16F10 o MB49. Questo studio esamina l'internalizzazione di SFNs-OVA da parte delle cellule tumorali e il loro riconoscimento da parte delle risposte immunitarie preesistenti. Sono stati condotti studi in vitro e in vivo per valutare tossicità, internalizzazione e biodistribuzione di SFNs-OVA. L'analisi citofluorimetrica ha consentito di valutare la risposta immunitaria, concentrandosi sulla produzione di citochine OVA-specifiche e sulla citotossicità. I risultati mostrano un'aumentata infiltrazione linfocitaria nei tumori e una produzione di citochine pro-infiammatorie maggiore in seguito a stimolazione con OVA, con una citotossicità migliorata dei linfociti T OVA-specifici contro le cellule tumorali. I topi trattati con SFNs-OVA hanno evidenziato una crescita tumorale ritardata e una sopravvivenza migliorata, sottolineando l'efficace attivazione immunitaria contro i tumori grazie alla presentazione di OVA. Questa ricerca evidenzia il potenziale di un innovativo approccio immunoterapico che reindirizza le risposte immunitarie preesistenti verso le cellule tumorali.

Over the past four decades, research has demonstrated the crucial role of the immune system in cancer control, particularly through the recognition of tumor-associated antigens (TAA) and neoantigens. While cancer vaccines targeting these antigens have shown promise, challenges such as low immunogenicity, high costs, and complex screening techniques persist. A novel approach using non-TAA, delivered via a biocompatible system into tumor cells, could use a prexisting immune responses, addressing these limitations. Silk fibroin nanoparticles (SFNs) are a promising delivery method due to their biocompatibility, low toxicity, and efficient drug release. They exploit the enhanced permeability and retention (EPR) effect, which allows macromolecules to accumulate in tumors due to abnormal vasculature and poor lymphatic drainage. My thesis explores an anti-cancer immunotherapy protocol, termed "Trojan horse," utilizing SFNs loaded with ovalbumin (OVA) in a B16F10 or MB49 tumor model. This study assesses the uptake of SFNs-OVA by tumor cells and its recognition by pre-existing immune responses. In vitro and in vivo studies were conducted to evaluate the toxicity, internalization, and biodistribution of SFNs-OVA. We also analyzed the immune response through cytofluorimetric analysis of splenocytes and tumor infiltrates, focusing on OVA-specific T cell cytokine production and cytotoxicity. Results indicated that nanoparticle treatment led to increased lymphocyte infiltration in tumors, higher production of pro-inflammatory cytokines upon OVA stimulation, and enhanced cytotoxicity of OVA-specific T cells against tumor cells. Overall, mice treated with SFNs-OVA exhibited delayed tumor growth and improved survival, highlighting the effective immune activation against tumors via OVA presentation. This research underscores the potential of a novel immunotherapy approach that redirects pre-existing immune responses to target cancer cells effectively.