Self-adjuvanted cancer vaccine administered as a fusion protein

Abstract

Cancer is a leading cause of mortality worldwide, and despite the effectiveness of established treatments such as surgery, chemotherapy, and radiotherapy, they may prove inadequate in advanced stages. These treatments can cause severe side effects, such as immune suppression and damage to healthy cells, which can lead to resistance and hinder treatment effectiveness. Immunotherapy is another established method. Checkpoint inhibitors, which is one of the major fields in immunotherapy, do not directly eliminate cancer cells, but rather enhance the immune system's ability to target them. Combining checkpoint inhibitors with other therapies can help overcome resistance, but it may also increase the risk of immune-related side effects. To address these issues, cancer vaccines that target neoantigens have been proposed as a potential solution to improve treatment outcomes and minimize side effects. These vaccines are tailored to the patient's specific tumor and its mutations, providing long-term protection against disease recurrence through immunological memory post-treatment. The research aim is to optimize vaccine design and the ultimate goal of the research is to improve the response rate to immunotherapy and further improve treatment outcomes for cancer patients. The project investigates the effectiveness of a fusion protein vaccine in vitro by using mouse antigen presenting cells. Mouse bone marrow-derived cells are incubated with the fusion protein vaccine, and flow cytometry is used to assess maturation and antigen cross-presentation. T cell cross-priming effects are assessed, and carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester is used to intracellularly stain CD8+ T cells from splenocytes, which are then co-cultured with vaccine-pulsed bone marrow-derived cells. Proliferation is measured using flow cytometry. The results present successfully produced fusion proteins and an increased antigen presentation on dendritic cells. Although no conclusion regarding proliferation of T cells co-cultured with dendritic cells stimulated with the fusion protein could be drawn. Further research has to be conducted on proliferation of T cells co-cultured with fusion protein stimulated dendritic cells. This research contributes to a greater comprehension of neoantigen cancer vaccines and their potential applications.

Popular Abstract (Swedish)

En vanlig orsak till dödsfall globalt sett är cancer, och det har varit ett intensivt forskningsområde under de senaste årtiondena med inriktning på biomedicinsk forskning. Det finns tre vanliga etablerade cancerbehandlingar som är kirurgi, cellgiftsbehandling och strålbehandling. Även om dessa behandlingar förlänger överlevnadstiden för patienterna, så är de ofta otillräckliga vid behandling av cancer i avancerade stadier. Dessutom kan biverkningarna av strålbehandling och cellgiftsbehandling vara skadliga för kroppen. Immunterapi är en annan behandling som kan öka produktionen av lymfocyter och stärka kroppens immunförsvar för att bekämpa cancerceller. En vanlig form av immunterapi är checkpoint-hämmare som fungerar genom att hindra checkpoint-proteiner från att binda till partnerproteiner och därigenom hindra stoppsignalen som skulle hindra T-celler från att attackera cancercellerna. Detta är en skonsammare behandling mot kroppens friska celler jämfört med strålbehandling och cellgiftsbehandling. Emellertid kan mindre än hälften av patienterna svara på immunterapi och vissa kan uppleva toxiciteter. För att öka antalet patienter som svarar på immunterapi kan cancervacciner användas som riktar sig mot tumörspecifika antigener som kallas neoantigener, som finns när vissa mutationer uppstår i tumörens DNA. En strategi för att utveckla mer specifika cancerimmunoterapier som kan förbättra behandlingsresultaten och samtidigt minska biverkningar är att använda cancer-vacciner som riktar sig mot neoantigener. Neoantigener är unika för varje persons cancer och deras identifiering och inriktning kan bidra till en effektivare behandling av cancer. I detta projekt utforskas effektiviteten av en viss typ av vaccin i laboratoriemiljö genom att använda musceller. Först tar vi celler från benmärgen hos möss och odlar dem tillsammans med vaccinet. Därefter använder vi en teknik som kallas flödescytometri för att observera hur cellerna reagerar på vaccinet. Det studeras också hur väl vaccinet stimulerar T-celler att reagera genom att använda en färgteknik som kallas Carboxyfluorescein succinimidyl ester för att undersöka dessa celler. Carboxyfluorescein succinimidyl ester används för att övervaka celltillväxt både i labbmiljö, eftersom Carboxyfluorescein succinimidyl ester-fluorescensen i nya celler gradvis halveras när cellerna delar sig. Slutligen mäts hur många nya celler som bildas med hjälp av flödescytometri. I detta projekt har vi lyckats skapa ett fusionprotein som kallas BURP-G2. Genom experiment har vi upptäckt att BURP-G2 kan öka mängden viktiga "mål" för immunförsvaret, kallade antigen, som visas upp på ytan av vissa celler. Detta är spännande eftersom det kan hjälpa immunförsvaret att känna igen och attackera cancerceller mer effektivt. Även om BURP-G2 visat sig ha en positiv effekt har vi ännu inte kunnat bevisa att det också leder till ökad aktivitet hos en annan viktig typ av celler som kallas T-celler. T-celler spelar en viktig roll i bekämpningen av sjukdomar och vi behöver fortsätta att undersöka hur vi kan förbättra effekten av BURP-G2 på T-cellerna. Sammanfattningsvis är denna studie ett värdefullt bidrag till det pågående arbetet med att förbättra behandlingen av cancer. Forskningen ger viktiga insikter som kan öka förståelsen för hur neoantigen-cancervacciner fungerar och hur de kan användas på ett effektivare sätt i framtiden för att hjälpa de som kämpar mot denna svåra sjukdom.

• author: Ollerstam, Saga
• supervisor: Lieselotte Cloetens
• organization: Pure and Applied Biochemistry; Computational Chemistry
• course: KBKM05 20231
• year: 2023
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• keywords: Biotechnology, Fusionprotein, Vaccine, Cancer
• language: English
• id: 9121606
• date added to LUP: 2023-06-09 10:12:19
• date last changed: 2023-06-09 10:12:19