Forskere udvikler bud på kræftvaccine

Alle cellers overflade er dækket af forskellige kulhydrater. På kræftceller adskiller kulhydraterne sig dog ofte fra de kulhydrater, der sidder på raske cellers overflade. Den forskel forsøger professor Mads Hartvig Clausen og postdoc Cecilia Romanò fra DTU Kemi at udnytte til at udvikle en kræftvaccine.

”Med en sådan vaccine vil det blive muligt at lære vores immunforsvar at kende forskel på en rask celle og en kræftcelle, så det er kræftcellerne, der bliver angrebet og tilintetgjort af immuncellerne,” siger Mads Hartvig Clausen.

Vaccinen baserer sig på efterligninger af kræftcellernes overfladekulhydrater, som kaldes for tumor associated carbohydrate antigens (TACA), og som DTU-kemikerne kan fremstille kunstigt i laboratoriet ved hjælp af kemisk syntese.

”Kulhydraterne findes kun i små mængder på kræftcellers overflade, men vi kan fremstille store mængder i laboratoriet. Når vaccinen injiceres under huden, vil immunforsvaret blive præsenteret for vores kopier af TACA’erne. De skal virke som antigener, det vil sige, at de skal aktivere immunforsvaret til at producere antistoffer. Tanken er så, at hvis immunforsvaret senere møder disse kulhydrater, fordi man har fået kræft, så er det i stand til at genkende dem og derved bekæmpe kræftcellerne,” siger Mads Hartvig Clausen.

Konceptet lyder forbavsende enkelt. Alligevel har kemikerne allerede mødt en række udfordringer, der skulle løses, før de stod med et første bud på en kræftvaccine. Og kemikerne var klar over, at de havde brug for tæt samarbejde med andre fagligheder på DTU, hvis de skulle lykkes med deres ambition:

”Da vi gik i gang, vidste vi, hvilke stærke kompetencer der er på DTU inden for immunologi og drug delivery. Vi er selv eksperter inden for kemisk syntese, men har brug for at samarbejde om de andre ting, hvis vi skal lykkes med at udvikle vaccinen, og derfor fandt vi sammen med kolleger fra DTU Sundhedsteknologi og DTU Bioengineering,” forklarer Mads Hartvig Clausen.

Ven med kulhydrater

Den første udfordring for Mads Hartvig Clausen og Cecilia Romanò var at udvælge, hvilke typer TACA’er der skulle fremstilles i laboratoriet. For med kræft er der ikke tale om kun én slags kulhydrater på alle kræftcellernes overflade. Derimod varierer TACA’erne fra kræftform til kræftform, ligesom hver enkelt kræftform har flere typer TACA’er på celleoverfladen. På DTU faldt valget på en gruppe kulhydrater, der er forbundet med modermærkekræft, neuroblastom (en type svulster i kroppen på børn) og småcellet lungekræft.

”Det er primært tre kræftformer, som har den samme type kulhydrat på celleoverfladen, nemlig kulhydraterne gangliosider. Det er muligt at fremstille dem i laboratoriet ud fra simple sukkerstoffer, som vi kan købe til formålet,” siger Cecilia Romanò.

Den næste udfordring var at sikre, at kulhydratet aktiverer en immunrespons i kroppen, når det er injiceret. Her er et benspænd, for man kan sige, at kroppen er ’venner med kulhydrater’ – forstået som, at et kulhydrat som udgangspunkt ikke er et særlig stærkt antigen, fortæller de to kemikere.

”Generelt aktiverer kulhydrater ikke nogen særlig stærk respons fra vores immunforsvar. Så derfor måtte vi finde en måde at hjælpe vores kunstige kulhydrater med at fremkalde den ønskede immunrespons,” siger Cecilia Romanò.

Det er en almindelig kendt udfordring at have brug for at få forstærket et lægemiddels virkning, og løsningen kan være at bruge et hjælpestof – en adjuvant. Mads Hartvig Clausen og Cecilia Romanò valgte at benytte hjælpestoffet α-galactosylceramide som adjuvant. Det er et stof, som består af både kulhydrater og fedtsyrer, et såkaldt glycolipid, som stimulerer immunforsvaret. For at forstærke immunresponsen yderligere fandt kemikerne ud af at forbinde antigenet og adjuvanten i laboratoriet. Det vil sige, at de ’sammenkoblede’ deres udvalgte TACA med α-galactosylceramide, så de blev til én forbindelse i stedet for to ’løse stoffer’.

”Vi har efterfølgende vist, at det giver en stærkere immunrespons, når de to stoffer er sat sammen, end når de gives hver for sig,” forklarer Mads Hartvig Clausen.

Optag i kroppen sikres

Inden kemikerne kunne komme så langt som at injicere deres antigener, var de klar over, at der også skulle noget til, der kunne hjælpe stofferne med at blive optaget af immunsystemet.

”Vi havde brug for en slags transportør, der sikrer, at immunsystemet er i stand til at opdage og reagere på vores antigener. Ellers får vi ikke sat gang i den kaskade af begivenheder, som en immunrespons er, og som munder ud i en egentlig produktion af antistoffer,” forklarer Mads Hartvig Clausen, der tog fat i sine kolleger på DTU Sundhedsteknologi, lektor Jonas Henriksen og professor Thomas Andresen.

De har samarbejdet gennem mange år, og kemikerne var bekendte med deres kollegers arbejde med liposomer (en fedtkugle på størrelse med en nanopartikel), som kan benyttes til drug delivery og vaccineformulering.

Således kunne Mads Hartvig Clausen og Cecilia Romanò få deres kræft-antigener ’monteret’ på et liposom, som var velbeskrevet og med dokumentation for, at det kan optages af immunsystemet.

Immunforsvaret aktiveres i mus

Nu kunne kemikerne begynde at teste deres vaccine. De har indtil videre lavet ét forsøg med mus. De var alle kræftfri, for i første omgang var forskerne interesserede i at finde ud af, om deres vaccine overhovedet ville skabe den ønskede immunrespons.

Resultaterne var rigtig gode, fortæller Mads Hartvig Clausen og Cecilia Romanò.

”Vi har vist, at vores vaccine satte musenes immunforsvar i gang med at lave antistoffer, som kan genkende kræftceller med vores udvalgte kulhydrat på overfladen. Desuden kan antistofferne formidle, at komponenter fra immunforsvaret, det såkaldte komplementsystem, kan dræbe kræftceller i laboratoriet,” siger de to kemikere.

I de kommende to-tre år vil forskerne optimere vaccinen og forstå immunresponsen yderligere. Næste skridt vil blive test på mus med kræft for at se, om de antistoffer, som vaccinen resulterer i, vil bekæmpe sygdommen. Sideløbende har forskerne søgt og fået finansiering til at starte en proces med en konsulent, der skal bane vejen til at få vaccinen ud af laboratoriet og ind på et kommercielt marked.

”Hvis samfundet skal få glæde af vores vaccine en dag, så skal vi have en virksomhed til at overtage vores opfindelse, så den kan blive testet i mennesker og dernæst – forhåbentlig – blive sat i produktion,” siger Mads Hartvig Clausen.

Forskerne håber på at kunne overlevere deres bud på en kræftvaccine til en medicinalvirksomhed om cirka tre år.