S\u00f3lo una dosis de una nueva vacuna COVID-19 basada en nanopart\u00edculas fue suficiente para producir una respuesta inmune en animales en camino con las vacunas actualmente en uso cl\u00ednico. Y con cambios menores, los investigadores de la Universidad Northwestern esperan que la misma plataforma de vacunas pueda apuntar a otras enfermedades infecciosas.<\/p>\n\n\n\n
En un nuevo estudio, el 100 % de los ratones que recibieron la inmunizaci\u00f3n basada en prote\u00ednas sobrevivieron cuando se les expuso a dosis letales del virus SARS-CoV-2, que causa la COVID-19. Ninguno de los ratones experiment\u00f3 da\u00f1o pulmonar debido a la exposici\u00f3n al SARS-CoV-2. Todos los ratones que no recibieron esta vacuna de nanopart\u00edculas murieron en un ensayo de 14 d\u00edas. Los resultados, publicados esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences, describen las relaciones estructura-funci\u00f3n entre la primera vacuna de \u00e1cido nucleico esf\u00e9rico (SNA) desarrollada para proteger contra infecciones virales.<\/p>\n\n\n\n
“Lo que hace que esta vacuna sea diferente de otras vacunas es el enfoque que tomamos para dise\u00f1arlas”, dijo la Dra. Michelle Teplensky, coautora del art\u00edculo. “Incluso hace unos a\u00f1os, la gente se enfocaba en seleccionar el objetivo correcto para entrenar el sistema inmunol\u00f3gico y el estimulante correcto para activarlo, no en c\u00f3mo esos componentes se organizaban estructuralmente y se presentaban al cuerpo”.<\/p>\n\n\n\n
Llamadas SNA, las nanopart\u00edculas que albergan el objetivo inmunitario son una forma de ADN globular que puede ingresar y estimular las c\u00e9lulas inmunitarias con extrema eficiencia. Los SNA se han probado en m\u00e1s de 60 tipos de c\u00e9lulas. Los investigadores determinaron experimentalmente la proporci\u00f3n ideal entre la densidad de la capa y el n\u00facleo del SNA que produce la respuesta m\u00e1s potente.<\/p>\n\n\n\n
Las vacunas SNA se han utilizado para tratar ratones con c\u00e1ncer de mama triple negativo, y se est\u00e1n desarrollando m\u00e1s vacunas para otros tipos de c\u00e1ncer. Chad A. Mirkin, el inventor de los SNA y el autor correspondiente del art\u00edculo, dirigi\u00f3 el estudio y dijo que la plataforma puede traducirse en enfermedades infecciosas.<\/p>\n\n\n\n
“Esta es una demostraci\u00f3n notable de vacunolog\u00eda racional: la idea de que la estructura de una vacuna, a diferencia de solo los componentes, puede tener una profunda influencia en la eficacia”, dijo Mirkin. “Si bien hemos demostrado anteriormente que este es el caso de las inmunoterapias contra el c\u00e1ncer, esta es la primera demostraci\u00f3n de una enfermedad infecciosa”.<\/p>\n\n\n\n
Mirkin es profesor de Qu\u00edmica George B. Rathmann en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern, director del Instituto Internacional de Nanotecnolog\u00eda y miembro del Centro Oncol\u00f3gico Integral Robert H. Lurie de la Universidad de Northwestern.<\/p>\n\n\n\n
Haciendo la droga Las inmunizaciones virales t\u00edpicas consisten en una mezcla de mol\u00e9culas del virus (llamadas ant\u00edgenos) que le dicen al sistema inmunitario cu\u00e1l ser\u00e1 su objetivo (el virus), y otras mol\u00e9culas (llamadas adyuvantes) estimulan el sistema inmunitario para aumentar la capacidad del cuerpo para combatir ese objetivo cuando aparezca m\u00e1s tarde. Debido a que la mezcla no se empaqueta tradicionalmente, los investigadores predicen que las c\u00e9lulas de los pacientes no reciben una dosis potente de ant\u00edgenos y adyuvantes.<\/p>\n\n\n\n Ah\u00ed es donde entra en juego la estructura. Mirkin acu\u00f1\u00f3 el t\u00e9rmino “vacunolog\u00eda racional” para describir c\u00f3mo la administraci\u00f3n conjunta y el momento de estos dos medicamentos a trav\u00e9s de una nanopart\u00edcula pueden hacer que las vacunas sean m\u00e1s efectivas. Peque\u00f1os cambios a nanoescala pueden tener grandes implicaciones para la eficacia y previsibilidad de una vacuna.<\/p>\n\n\n\n El equipo de Mirkin empaquet\u00f3 el ant\u00edgeno (una porci\u00f3n de la infame prote\u00edna espiga de COVID-19) dentro del n\u00facleo de un SNA y us\u00f3 una secuencia espec\u00edfica de ADN conocida por estimular el sistema inmunitario (adyuvante) como capa radial que rodea el n\u00facleo. Los investigadores inyectaron ratones debajo de la piel, provocando una respuesta inmune a la prote\u00edna de punta, y luego monitorearon la producci\u00f3n de anticuerpos en las semanas posteriores a la inyecci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n Desafiando los resultados Los investigadores analizaron los documentos de las vacunas COVID-19 disponibles comercialmente y encontraron que la producci\u00f3n final de anticuerpos de otros estudios a las dos semanas estaba “bien encaminada” con la suya.<\/p>\n\n\n\n Solo para estar seguros, el equipo envi\u00f3 su vacuna al Laboratorio Nacional de Argonne y permiti\u00f3 que se pusieran a prueba vacunando ratones y luego infect\u00e1ndolos con altas dosis del virus SARS-CoV-2 en un estudio doble ciego. El 100% de los ratones que recibieron la vacuna SNA sobrevivieron hasta el final del ensayo sin da\u00f1o pulmonar causado por la neumon\u00eda por COVID-19.<\/p>\n\n\n\n Detener futuros virus Teplensky dice que el COVID-19 provoc\u00f3 un cambio en el comportamiento hacia las enfermedades infecciosas. \u201cLa gente no reconoci\u00f3 ni apreci\u00f3 el poder emergente que pueden tener las enfermedades infecciosas\u201d, dijo Teplensky. “Vimos la oportunidad de usar el COVID como un estudio de caso para arrojar luz sobre las deficiencias en el espacio de vacunaci\u00f3n”.<\/p>\n\n\n\n Distler dijo: “con este estudio de caso, aunque los resultados son bastante impresionantes, el objetivo no era competir con las vacunas COVID existentes. Nos estamos preparando para la pr\u00f3xima mutaci\u00f3n, o la pr\u00f3xima enfermedad que necesita una vacuna altamente estructurada porque eventualmente habr\u00e1 ser\u00e1 otra enfermedad emergente”. Seg\u00fan los investigadores, la plataforma podr\u00eda incluso usarse para atacar algo tan complejo como el VIH.<\/p>\n\n\n\n “La modularidad de este enfoque implica que es posible que solo se requiera un ajuste r\u00e1pido para hacer una nueva vacuna para un virus futuro, especialmente si lo que hemos observado anteriormente con la vacuna contra el c\u00e1ncer funciona”, dijo Mirkin. “Todo lo que tendr\u00edamos que hacer es cambiar lo que le estamos ense\u00f1ando al sistema inmunitario para que alcanzar el objetivo”.<\/p>\n\n\n\n El documento, \u00c1cidos nucleicos esf\u00e9ricos como plataforma de vacunas contra enfermedades infecciosas<\/em>, surgi\u00f3 como una colaboraci\u00f3n entre cient\u00edficos, m\u00e9dicos e ingenieros de Northwestern, el Laboratorio Nacional de Argonne y la Universidad de Chicago.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Las vacunas suelen tardar a\u00f1os en desarrollarse. Pero con el COVID-19 llegaron avances asombrosos en este campo. Mirkin desafi\u00f3 a Teplensky, un becario postdoctoral en el laboratorio de Mirkin, a trabajar con Ph.D. el estudiante y coautor Max Distler, para evaluar si la plataforma SNA podr\u00eda usarse para crear una vacuna potente y ampliar su alcance de impacto. Los dos terminaron el proyecto en solo nueve meses, aproximadamente la misma cantidad de tiempo que los desarrolladores comerciales.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Dos semanas despu\u00e9s de la inyecci\u00f3n, los ratones vacunados con la vacuna SNA tuvieron la mayor producci\u00f3n de anticuerpos en comparaci\u00f3n con los vacunados con una mezcla salina simple de los mismos componentes, superando incluso a otras formulaciones que contienen adyuvantes comerciales (que se han utilizado en formulaciones de herpes z\u00f3ster, Hepatitis B y vacunas contra la gripe) por 14 veces. Los anticuerpos se correlacionan con la protecci\u00f3n contra la infecci\u00f3n, lo que establece el potencial de la plataforma en el espacio de COVID-19 y enfermedades infecciosas. Las vacunas a base de prote\u00ednas tambi\u00e9n tienen menos efectos secundarios y se pueden almacenar a la temperatura normal del refrigerador, lo que reduce considerablemente los costos de producci\u00f3n y distribuci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Usar el COVID-19 como un estudio de caso para comparar qu\u00e9 tan bien funcion\u00f3 la vacuna fue principalmente pr\u00e1ctico. Pero tambi\u00e9n llama la atenci\u00f3n sobre las implicaciones m\u00e1s amplias del SNA como plataforma de otras enfermedades infecciosas.<\/p>\n\n\n\n