Innovadoras vacunas con ARN programables contra el ébola y la gripe

Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, han desarrollado un nuevo tipo de vacuna fácilmente personalizable que puede ser fabricada en una semana, permitiendo desplegarse rápidamente en respuesta a los brotes de enfermedades.

Hasta el momento, se han diseñado vacunas contra el ébola, la gripe H1N1 y el 'Toxoplasma gondii' (un pariente del parásito que causa la malaria), que eran un cien por cien eficaces en las pruebas en ratones.

La vacuna consta de hebras de material genético conocido como ARN mensajero, que puede diseñarse para codificar cualquier proteína viral, bacteriana o parasitaria. Estas moléculas son entonces empaquetadas en una molécula que proporciona el ARN a las células, donde se traducen en proteínas que provocan una respuesta inmune del huésped. Además de dirigirse a las enfermedades infecciosas, los científicos están utilizando este enfoque para crear vacunas contra el cáncer que enseñen al sistema inmune a reconocer y destruir los tumores.

"Este enfoque de nanoformulación nos permite hacer vacunas contra nuevas enfermedades en sólo siete días, con potencial para hacer frente a brotes repentinos o hacer modificaciones rápidas y mejoras", resalta el profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química del MIT y miembro de Instituto Koch de Investigación Integrativa del Cáncer y el Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia (IMES, por sus siglas en inglés) del MIT Daniel Anderson, autor principal del artículo sobre el estudio que se publica en Proceedings of the National Academy of Sciences.

La mayoría de las vacunas tradicionales consisten en una forma inactivada de virus u otros agentes patógenos y, por lo general, tardan mucho tiempo en fabricarse y para algunas enfermedades son demasiado arriesgadas. Otras vacunas consisten en proteínas producidas normalmente por el microbio, pero no siempre inducen una respuesta inmune fuerte, lo que requiere que los investigadores busquen un adyuvante (un producto químico que mejora la respuesta).

Las vacunas ARN son atractivas debido a que inducen a las células huésped a producir muchas copias de las proteínas que codifican, lo que provoca una reacción inmune más fuerte que si se suministran las proteínas por sí solas. La idea de utilizar las moléculas de ARN mensajero como vacunas surgió hace alrededor de unos 30 años, pero uno de los principales obstáculos ha sido encontrar una manera segura y eficaz de liberarlas.

El coautor Omar Khan, del Instituto Koch, decidió empaquetar vacunas de ARN en una nanopartícula hecha de una molécula ramificada conocida como dendrímero. Una ventaja clave de este material es que los investigadores pueden darle una carga positiva temporal, lo que permite formar asociaciones cercanas con ARN que está cargado negativamente. Khan también puede controlar el tamaño y el patrón de la estructura final.

Se suministra mediante inyección intramuscular

Mediante la inducción de la estructura de dendrímero-ARN para que se doblara sobre sí misma muchas veces, Khan generó partículas de vacunas esféricas con un diámetro de unos 150 nanómetros. Esto las hace de un tamaño similar al de muchos virus, lo que permite que las partículas entren en las células mediante la explotación de las mismas proteínas de superficie que emplean los virus para este propósito.

Mediante la personalización de las secuencias de ARN, los investigadores pueden diseñar vacunas que produzcan casi cualquier proteína que quieran. Las moléculas de ARN también incluyen instrucciones para la amplificación del ARN, por lo que la célula producirá aún más de la proteína.

La vacuna está diseñada para ser suministrada mediante inyección intramuscular, que es fácil de administrar. Una vez que las partículas entran en las células, el ARN se traduce en proteínas que se liberan y estimulan el sistema inmune. De manera significativa, las vacunas eran capaces de estimular ambos brazos del sistema inmune: una respuesta de las células T y una respuesta de los anticuerpos.

En pruebas en ratones, los animales que recibieron una dosis única de una de las vacunas no mostraron síntomas después de la exposición a patógenos reales: ébola, gripe H1N1 o Toxoplasma gondii. "No importa qué antígeno elegimos, hemos sido capaces de manejar el anticuerpo completo y respuestas de células T", dice Khan.

Los investigadores también creen que sus vacunas serían más seguras que las vacunas de ADN, otra alternativa que los científicos están llevando a cabo, porque a diferencia del ADN, el ARN no puede integrarse en el genoma del huésped y causar mutaciones.

"La opción de crear rápidamente una formulación totalmente sintética que pueda ser eficaz como una vacuna es una aportación importante a las actuales estrategias de vacunas disponibles", añade Hidde Ploegh, profesor de Biología del MIT, miembro del Instituto Whitehead y autor del artículo, para quien será importante evaluar la seguridad y el coste.

La capacidad de diseñar y fabricar estas vacunas podría ser especialmente beneficiosa para la lucha contra la gripe, ya que el método de fabricación de vacunas contra la gripe más común, que requiere que los virus se puedan cultivar en el interior de huevos de gallina con rapidez, lleva meses. Esto significa que cuando aparece una cepa inesperada de la gripe, como la H1N1 causante de la pandemia de 2009, no haya manera de producir rápidamente una vacuna en contra de ella.

Estos investigadores también están trabajando en vacunas contra el cáncer. "Todos estamos entusiasmados con el potencial de este nuevo enfoque para proporcionar una nueva forma de administración de la vacuna", resalta Robert Langer, profesor del Instituto Koch del MIT y autor del documento.

Fuente: Europa Press

Etiquetas: Malaria, vacuna, ébola, ARN, gripe H1N1, Toxoplasma gondii

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