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Experto Universitario en Genética Médica y Genómica

Origami de ADN para mejorar el diseño de vacunas

Amparo Tolosa, Genotipia

 

Investigadores del Instituto de Tecnología de Masachusetts han desarrollado nanoestructuras de ADN cubiertas de proteínas del VIH capaces de provocar una respuesta inmunitaria en linfocitos B humanos en cultivo.

Los laboratorios de Darrel Irvine y Marck Bathe han diseñado partículas de ADN que reproducen el tamaño y estructura del virus responsable del sida y las ha cubierto con antígenos del virus para investigar cuál es la mejor forma de activar una respuesta de defensa por parte de las células inmunitarias del organismo. Los resultados del trabajo, publicados en Nature Nanotechnology, mejorarán el diseño de las vacunas y podrían ser adaptados al desarrollo de una vacuna para el virus SARS-CoV-2.

 

origami de ADN
Los investigadores han aprovechado la propiedad programable del ADN, que puede ser sintetizado con cualquier secuencia de nucleótidos.

 

La efectividad de una vacuna depende de su capacidad para inducir una respuesta por parte del sistema inmunitario y generar una memoria para hacer frente a un posible ataque del patógeno. Algunas vacunas están basadas en antígenos, habitualmente fragmentos de la superficie del agente patógeno, que son reconocidos por el sistema inmunitario. La activación de los linfocitos B por parte de estos antígenos específicos  tiene un papel importante en la efectividad de estas vacunas. Sin embargo, se desconocen los detalles de cómo puede afectar la organización espacial de los antígenos a esta activación.  “Hay mucho interés en utilizar estructuras de partículas tipo virus en las que tomas un antígeno vacuna y los dispones sobre la superficie para generar respuestas en los linfocitos B”, destaca Darril Irvine, profesor del Departamento de Ingeniería Biológica en el MIT y miembro del Instituto Ragon del MIT, la Universidad de Harvard y el Hospital General de Massachusetts. “Sin embargo, las reglas de cómo diseñar esa disposición no se entienden bien”.

Los investigadores han utilizado una herramienta informática para diseñar estructuras de ADN con forma de partícula vírica en la que pueden añadir antígenos y controlar variables como el número, la distancia o la orientación en la que se presentan a los linfocitos B. Para ello, han  aprovechado la propiedad programable del ADN, que puede ser sintetizado con cualquier  secuencia de nucleótidos.

El equipo analizó cómo estimulan las partículas de ADN recubiertas con diferente densidad o distancia de una glicoproteína de superficie del VIH a los linfocitos B en cultivo. Mediante esta aproximación han encontrado las estructuras que inducen una mayor respuesta de los linfocitos B, información que será utilizada en el desarrollo de vacunas para el VIH más efectivas.

Algunos de los resultados no han sido los esperados. “A menudo se asume que es mejor cuanto mayor es la densidad de antígenos, con la idea de que acercar los receptores B cuanto más cerca activa la señalización”, señala Irvine. “Sin embargo, el resultado experimental, que era muy claro, fue que en realidad el máximo acercamiento que podíamos conseguir no es lo mejor, y que conforme se amplía la distancia entre dos antígenos aumenta la señalización”.

La estrategia que los investigadores han utilizado para el VIH puede ser adaptada a otros virus. De hecho, en la actualidad, el equipo de Bathe trabaja en coordinación con otros laboratorios del Instituto Ragon para crear estructuras de ADN cubiertas de antígenos del coronavirus SARS-CoV-2 e investigar su potencial para inducir respuestas inmunitarias frente a él.

Referencias:

Veneziano R, Moyer TJ et al. Role of nanoscale antigen organization on B-cell activation probed using DNA origami. Nat Nanotech. 2020. Doi: https://doi.org/10.1038/s41565-020-0719-0

Engineers use “DNA origami” to identify vaccine design rules. http://news.mit.edu/2020/dna-origami-vaccine-design-rules-0629

 

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