Los ingenieros del MIT han desarrollado un nuevo tipo de vacuna fácilmente personalizable que se puede fabricar en una semana, lo que permite que se implemente rápidamente en respuesta a brotes de enfermedades. Hasta ahora, han diseñado vacunas contra el Ébola, la gripe H1N1 y Toxoplasma gondii un pariente del parásito que causa la malaria, que fue 100 por ciento efectivo en pruebas en ratones.
La vacuna consiste en hebras de material genético conocido como ARN mensajero, que pueden diseñarse para codificar cualquier proteína viral, bacteriana o parasitaria. Estas moléculas se empaquetan en una molécula que entrega el ARN a las células, donde se traduceen proteínas que provocan una respuesta inmune del huésped.
Además de enfocarse en enfermedades infecciosas, los investigadores están utilizando este enfoque para crear vacunas contra el cáncer que enseñarían al sistema inmunitario a reconocer y destruir tumores.
"Este enfoque de nanoformulación nos permite fabricar vacunas contra nuevas enfermedades en solo siete días, lo que nos permite enfrentar brotes repentinos o hacer modificaciones y mejoras rápidas", dice Daniel Anderson, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química del MIT y unmiembro del Instituto Koch del MIT para la Investigación Integral del Cáncer y el Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia IMES.
Anderson es el autor principal de un artículo que describe las nuevas vacunas en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias la semana del 4 de julio de 2016. El proyecto fue dirigido por Jasdave Chahal, un postdoc en el Instituto Whitehead de Investigación Biomédica del MIT, y Omar Khan, un postdoc en el Instituto Koch; ambos son los primeros autores del artículo.
vacunas personalizables
La mayoría de las vacunas tradicionales consisten en una forma inactiva de un virus u otro patógeno. Estas vacunas generalmente tardan mucho en fabricarse, y para algunas enfermedades son demasiado riesgosas. Otras vacunas consisten en proteínas producidas normalmente por el microbio, pero noNo siempre induce una respuesta inmune fuerte, lo que requiere que los investigadores busquen un adyuvante un químico que mejora la respuesta.
Las vacunas de ARN son atractivas porque inducen a las células huésped a producir muchas copias de las proteínas que codifican, lo que provoca una reacción inmune más fuerte que si las proteínas se administraran solas. La idea de usar moléculas de ARN mensajero como vacunas ha existido desde hace mucho tiempo.cerca de 30 años, pero uno de los principales obstáculos ha sido encontrar una forma segura y efectiva de entregarlos.
Khan decidió empaquetar las 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 le permite formar asociaciones cercanas con el ARN, quetiene carga negativa. Khan también puede controlar el tamaño y el patrón de la estructura final. Al inducir que la estructura de dendrímero-ARN se pliegue sobre sí misma muchas veces, Khan generó partículas de vacuna esféricas con un diámetro de aproximadamente 150 nanómetros. Eso las hace de tamaño similartantos virus, lo que permite que las partículas ingresen a las células al explotar las mismas proteínas de superficie que los virus usan para este propósito.
Al personalizar las secuencias de ARN, los investigadores pueden diseñar vacunas que produzcan casi cualquier proteína que deseen. Las moléculas de ARN también incluyen instrucciones para la amplificación del ARN, de modo que la célula produzca aún más proteína.
La vacuna está diseñada para administrarse mediante inyección intramuscular, lo que facilita su administración. Una vez que las partículas entran en las células, el ARN se traduce en proteínas que se liberan y estimulan el sistema inmunitario. Significativamente, las vacunas fueron capaces de estimular ambasbrazos del sistema inmune: una respuesta de células T y una respuesta de anticuerpos.
En pruebas en ratones, los animales que recibieron una dosis única de una de las vacunas no mostraron síntomas después de la exposición al patógeno real: Ébola, influenza H1N1 o Toxoplasma gondii .
"No importa qué antígeno elegimos, pudimos controlar las respuestas completas de anticuerpos y 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 buscando, 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 completamente sintética que pueda ser efectiva como vacuna es una adición importante a las estrategias de vacuna disponibles actualmente", dice Hidde Ploegh, profesor de biología del MIT, miembro del Instituto Whitehead y autordel documento, que agregó que será importante evaluar la seguridad y el costo.
Despliegue rápido
La capacidad de diseñar y fabricar rápidamente estas vacunas podría ser especialmente beneficiosa para combatir la gripe, porque el método de fabricación de vacunas contra la gripe más común, que requiere que los virus se cultiven dentro de los huevos de gallina, lleva meses. Esto significa que cuando se produce una cepa de gripe inesperadaaparece, como el virus H1N1 causante de una pandemia de 2009, no hay forma de producir rápidamente una vacuna contra él.
"Normalmente, una vacuna está disponible mucho después de que termina el brote", dice Chahal. "Creemos que podemos ser intervencionistas en el transcurso de un brote real".
Khan y Chahal planean iniciar una compañía para licenciar y comercializar la tecnología. Además de las vacunas que ya han diseñado, esperan crear vacunas para el virus Zika y la enfermedad de Lyme.
También están trabajando en vacunas contra el cáncer. En una reciente competencia de "Misión: Posible" organizada por el Instituto Koch, Khan y Chahal formaron parte de un equipo que terminó retirándose de la competencia debido a un financiador externo, la Fundación de Investigación Médica Avanzada, ofreció apoyarlos.
Para ese proyecto, los investigadores diseñaron vacunas que se dirigen a genes que normalmente se activan solo durante el desarrollo embrionario. Estos genes, latentes en adultos, a menudo se reactivan en un tipo de cáncer conocido como tumores de pulmón de células no pequeñas.
"Todos estamos entusiasmados con el potencial de este nuevo enfoque para proporcionar una nueva forma de administración de la vacuna", dice Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch en el MIT y autor del artículo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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