Development of extracellular vesicle-encapsulated nanoparticles as a biomimetic nucleic acid vaccine

Le attuali terapie contro il cancro sono limitate da diversi effetti collaterali, specialmente nel caso di chemioterapia e radioterapia, o dall'impossibilità di eradicare completamente il tumore. Negli ultimi anni, le immunoterapie sono state proposte come alternativa e soluzione complementare a questi problemi. Le immunoterapie si basano sui meccanismi di controllo tumorale già presenti nel sistema immunitario; tuttavia, i tumori si sono evoluti attorno a tali meccanismi in vari modi. Vi è la necessità di potenziare il sistema immunitario per superare i meccanismi di immunosoppressione e immunoevasione. Le vaccinazioni contro il cancro possono in teoria risolvere questo problema mediante la consegna di acidi nucleici codificanti antigeni alle cellule APC (antigen-presenting cell), stimolando una risposta mediata dai linfociti T citotossici CD8+ specifica per l'antigene. La consegna di acidi nucleici presenta molte sfide, come la preservazione del materiale genetico dalla degradazione enzimatica e la necessità di internalizzazione mirata e specifica per le cellule. Le nanoparticelle polimeriche e le vescicole sintetiche lipidiche hanno dimostrato un grande successo nella trasfezione delle cellule in vitro, ma mancano di capacità di targeting quando vengono applicate in vivo. I poli(β-amino esteri) (pBAEs) sono stati in grado di servire come gene vector, grazie ai loro numerosi vantaggi, come la carica superficiale cationica, l’endosomal escape o la biocompatibilità, ma hanno mostrato una biodistribuzione non specifica in vivo. D'altra parte, il tropismo naturale mostrato da alcune vescicole extracellulari rappresenta una caratteristica promettente da applicare in nanomedicina. Nel caso delle cellule del sistema immunitario, le vescicole extracellulari hanno dimostrato di essere preferenzialmente internalizzate dalle cellule della stessa natura della cellula madre, aprendo la possibilità di sfruttare queste vescicole per un re-targeting attivo funzionale. Qui presento per la prima volta la combinazione di nanoparticelle di pBAEs con il rivestimento di vescicole extracellulari. L'incapsulamento è stato eseguito applicando cicli di congelamento-scongelamento alle vescicole extracellulari e poi incubandole con nanoparticelle di pBAEs a temperatura ambiente per consentire l'incapsulamento mediante fusione della membrana. Le nanoparticelle incapsulate nelle vescicole sono state quindi caratterizzate in termini di diametro idrodinamico e concentrazione e analizzate mediante microscopia confocale e microscopia iperspettrale per valutare la colocalizzazione del polimero e il doppio strato lipidico. Infine, l'assorbimento è stato valutato tramite un test di internalizzazione in vitro, sia con citometria a flusso che con microscopia confocale su cellule fissate, dimostrando che le nanoparticelle incapsulate nelle vescicole possono entrare efficacemente nelle cellule con la stessa o maggiore efficacia ed efficienza rispetto alle nanoparticelle di pBAEs nude. Pertanto, si può concludere che le nanoparticelle di pBAEs sono state incapsulate con successo e, inoltre, questo rivestimento biomimetico ha migliorato adeguatamente l'assorbimento cellulare in vitro delle nanoparticelle.