Vacunas programables basadas en nanopartículas de ARN

Fran Garrigues, Genética Médica News

 

Bioingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado una plataforma flexible para producir de forma segura y rápida vacunas con las que poder responder de forma eficaz a la evolución y brotes repentinos de agentes patógenos.

La aparición de las vacunas como método de prevención para muchas enfermedades infecciosas supuso un importante avance en el sector de la Medicina, con un gran impacto sobre la calidad de vida de las personas. Sin embargo, muchas de las tecnologías existentes para su desarrollo, así como los tipos utilizados se han estancado, quedando limitados frente al rápido surgimiento y evolución de los patógenos actuales. Un ejemplo son las vacunas basadas en formas atenuadas de los patógenos, las cuáles confieren una inmunidad permanente, tras ser reconocidas por las moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) clase I y producir, posteriormente, antígenos endógenos, que se replican dentro del hospedador. A pesar de su capacidad para conferir inmunidad permanente, estas vacunas requieren de un largo período de tiempo para poder manufacturarse. Además, en algunas enfermedades, pueden inducir una reversión de la virulencia al favorecer la aparición de la enfermedad en lugar de combatirla, suponiendo un riesgo para la salud del paciente. Otro tipo son las vacunas que consisten en antígenos proteicos únicos o múltiples de origen microbiano, que aunque son sintetizadas rápidamente y no poseen riego de reversión requieren de un adyuvante y no siempre inducen una fuerte respuesta inmunitaria.

Bioingenieros del MIT han desarrollado una plataforma para producir de forma segura y rápida vacunas de ARN.
Bioingenieros del MIT han desarrollado una plataforma para producir de forma segura y rápida vacunas de ARN.

Frente a los inconvenientes de las vacunas actuales, las vacunas de ARN suponen una alternativa atractiva para generar una respuesta inmunitaria rápida y robusta sin probabilidad de reversión. Al tratarse de ARN, éstas vacunas no se integran en el genoma de las células hospedantes. Además, debido al mecanismo de amplificación de ARN propio de las células, inducen en estas la producción de numerosas copias de las proteínas que codifican. Sin embargo, las vacunas de ARN precisan de métodos seguros y efectivos para su liberación dentro de la célula. Para lograr esto, los investigadores optaron por empaquetar el ARN de la proteína deseada -lo que permitía un control en el diseño de la vacuna de interés- en nanopartículas fabricadas a partir de moléculas ramificadas, conocidas como dendrímeros. Estas nanopartículas esféricas, fueron diseñadas con carga positiva, para poder albergar el ARN, el cuál quedaba anclado a estas,  gracias a la carga negativa del ácido ribonucleico. Además, dichas partículas de 150 nanómetros de diámetro, presentaban el tamaño idóneo para poder entrar en las células aprovechando las mismas proteínas de superficie que utilizan los virus para entrar.

“Este enfoque de nanoformulación nos permite hacer nuevas vacunas contra enfermedades en tan sólo siete días, permitiendo hacer frente a brotes repentinos o realizar modificaciones y mejoras de una forma rápida”, señala Daniel Anderson, profesor asociado al Departamento de Ingeniería Química del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrada en Cáncer del MIT y del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia (IMES).

Robert Langer, miembro del Instituto Koch del MIT y autor del artículo, añade: “Estamos muy entusiasmados con el potencial de este nuevo enfoque para proporcionar una nueva forma de administración de la vacuna”.

Tras testar esta nueva modalidad de vacunas en ratones, se observó la capacidad de las vacunas de ARN para  estimular una respuesta inmune mediada tanto por anticuerpos como por linfocitos T. Para ello, se administró, vía inyección intramuscular, vacunas con material genético procedente de patógenos concretos, como el virus del Ébola o el protozoo Toxoplasma gondii. Tras la penetración de dichas vacunas en el interior de las células, el ARN fue traducido a proteínas que generarían la respuesta inmunitaria. Más tarde, se comprobó su efectividad al infectar los ratones vacunados con los patógenos reales y comprobar que estos no manifestaban ningún síntoma de la enfermedad.

“No importa que patógeno se escoja, fuimos capaces de generar una respuesta inmunitaria completa mediada tanto por anticuerpos como por células T”, manifiesta Omar Khan, investigar del Koch Institute for Integrative Cancer Research, dentro del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).

Los resultados muestran cómo este tipo de vacunas pueden ser útiles para prevenir un amplio rango de enfermedades infecciosas, gracias a la facilidad de poder diseñar, de forma rápida, una vacuna segura y eficaz para cada patógeno en concreto.

«La opción de crear, rápidamente, una formulación totalmente sintética que puede ser eficaz como una vacuna, es un importante avance para las actuales estrategias de vacunas disponibles,» dice Hidde Ploegh, profesor de biología en el MIT, miembro del Instituto Whitehead, y autor del artículo.

Referencia:

Chahal JS, et al. Dendrimer-RNA nanoparticles generate protective immunity against lethal Ebola, H1N1 influenza, and Toxoplasma gondii challenges with a single dose. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Jul 5. pii: 201600299.DOI: 10.1073/pnas.1600299113

Fuente:Engineers design programmable RNA vaccines. http://news.mit.edu/2016/programmable-rna-vaccines-0704

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