Tina Jacobson

Development and Evaluation of a Phage-Display Based Vaccine against Prostate Cancer

Abstract

Every year in Sweden, close to 2 300 men die in prostate cancer which is the most common form of cancer in men over 55 years of age. There are some treatments available, including radical prostatectomy and radiation therapy, but there is no ability to cure a patient with advanced cancer. This project is an attempt to develop a new cancer vaccine that will be administered to patients after radical prostatectomy, preventing cancer relapse and metastasis.

The vaccine is based on cancer immunotherapy, meaning the body's own immune system is activated to eradicate the cancer cells. A bacteriophage, which is a virus particle that can only infect bacteria, was constructed to display a prostate specific antigen (PSA) on the surface protein pIII. The vaccine was administered to mice by three different delivery routes. Vaccinations were given three times with two weeks apart to enhance the immune response. After each vaccination, analysis of the immune response, including CD8+ T cell- and antibody-analysis, were performed. A tumor challenge was made in which the vaccinated mice were inoculated with cancer cells to see if the vaccination resulted in protection upon a tumor challenge. The cells used for the challenge were mouse RM-1 prostate cancer cells which were first transfected with a PSA encoding plasmid in order to enable the cells to secrete PSA.

The vaccine was found to elicit a modest PSA specific T cell response by the intraperitoneal delivery route. The response was however lower than for the DNA vaccine pVax-PSA that was used as a positive control. The antibody assays showed that both PSA- and phage-specific antibodies had been elicited. The tumor protection studie showed unfortunately no enhanced ability for the vaccinated mice to reject formation of tumors. Even though the project did not result in the ideal prostate cancer vaccine, some results that were achieved can be interesting to use in further research.

Utveckling och utvärdering av phage-display baserat vaccin mot prostatacancer

Sammanfattning

Varje år dör nästan 2 300 män av prostatacancer som är den vanligaste cancerformen hos män över 55 års ålder. Det finns några behandlingsmetoder, bland andra radikal prostatektomi och strålningsterapi, men det finns ingen möjlighet att bota en patient som har en framskriden cancer. Det här projektet är ett försök att utveckla ett nytt cancervaccin som ska ges till patienter efter att de ha gått igenom prostatektomi och förhindra att de får återfall.

Vaccinet är baserat på cancer immunoterapi vilket innebär att kroppens eget immunförsvar aktiveras och slår ut cancercellerna. En bakteriofag, som är en viruspartikel som endast kan infektera bakterier, konstruerades att presentera ett prostata specifikt antigen (PSA) på ytproteinet pIII. Vaccinet injicerades sedan i möss via tre olika injektionsvägar. Immuniseringarna skedde tre gånger med två veckors mellanrum för att försöka höja immunsvaret. Analyser av immunsvaret, med CD8+ T cells- och antikroppsanalyser, gjordes efter varje immunisering. En tumörutmaning gjordes efter den sista immuniseringen vilket innebär att de vaccinerade mössen inokulerades med cancerceller för att se om vaccineringen givit upphov till försvar mot cancercellerna. Cellerna som användes för tumörutmaningen var mus RM-1 prostata cancer celler som först transfekterades med en plasmid innehållande PSA för att de skulle utsöndra PSA.

Vaccinet visade sig ge upphov till ett blygsamt PSA specifikt T cellsvar genom den intraperitoneala injektionen. Svaret var dock lägre än från DNA vaccinet pVax-PSA som användes som en positiv kontroll. Antikroppsanalyserna visade på både PSA- och fagspecifika antikroppar efter sista immuniseringen. Tumörstudien visade dessvärre ingen ökad förmåga för de vaccinerade mössen att stöta bort en tumör. Trots att projektet inte resulterade i det ideala vaccinet mot prostatacancer så kan en del av resultaten vara mycket intressanta att använda för vidare forskning.