Therapeutic Cancer Nanovaccine that Enhances T-cell Responses and Efficacy through Dual Interactions with Dendritic Cells and T Cells

Abstract

Conventional cancer vaccines, which interact primarily with dendritic cells (DCs) to activate tumor-specific T cells, often fail to achieve sufficient therapeutic efficacy due to suboptimal activation of T cells. To address this problem, a therapeutic cancer nanovaccine that enhances T-cell responses by interacting with both DCs and T cells was developed in this study. This nanovaccine is composed of cancer cell membrane and lipids, forming a liposome-like nanoparticle (CCM-MPLA) that contains monophosphoryl lipid A (MPLA) as an adjuvant. To achieve direct interaction with tumor-specific T cells, anti-CD28 antibodies (aCD28) are conjugated with CCM-MPLA, resulting in CCM-MPLA-aCD28. This nanovaccine can improve the therapeutic efficacy of tumor-specific CD8+ T cells in both presence and absence of DCs. CCM-MPLA-aCD28 induces more activation of tumor-specific CD8+ T cells and demonstrates higher anti-tumor efficacy in mice model comparing with conventional nanovaccines that interact with either DCs (CCM–MPLA) or T cells (CCM–aCD28). Additionally, no significant differences are observed in the level of T cell activation and therapeutic efficacy between CCM–MPLA and CCM–aCD28. This method may contribute to the development of effective personalized therapeutic cancer vaccines containing autologous cancer cell membranes.

암 특이적 T 세포를 활성화시키기 위해 주로 수지상 세포와 상호작용하는 기존의 암 백신은 T 세포의 최적화되지 않은 활성화로 인해 충분한 치료 효능을 보여주지 못하는 경우가 많다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 수지상 세포 및 T 세포 모두와 상호작용하는 치료용 암 나노백신을 개발하였다. 이 나노백신은 암 세포막과 리피드들로 구성되며, monophosphoryl lipid A (MPLA)를 면역보조제로 포함하는 리포좀 유사 나노입자 (CCM-MPLA)를 형성한다. 암 특이적 T 세포와의 직접적인 상호작용을 달성하기 위해, CCM-MPLA에 CD28 항체 (aCD28)를 결합하여 CCM-MPLA-aCD28을 생성하였다. 이 나노백신은 수지상 세포의 유무와 무관하게 암 특이적 CD8+ T 세포의 치료 효능을 증가시킬 수 있다. CCM-MPLA-aCD28은 DC (CCM-MPLA) 또는 T 세포 (CCM-aCD28)와 상호작용하는 기존의 나노백신들과 비교해 더 많은 암 특이적 CD8+ T 세포의 활성을 유도하며, 마우스 모델에서 더 높은 항암효과를 보였다. 또한, CCM-MPLA와 CCM-aCD28 사이 T 세포 활성화 정도 및 치료 효능에 유의미한 차이가 발견되지 않았다. 이 방법은 자가 암 세포막을 포함하는 효과적 개인 맞춤 암 백신 개발에 기여할 수 있을 것이다.