Las vacunas hechas de ARN tienen un gran potencial como una forma de tratar el cáncer o prevenir una variedad de enfermedades infecciosas. Muchas compañías de biotecnología ahora están trabajando en tales vacunas, y algunas han entrado en ensayos clínicos.
Uno de los desafíos para crear vacunas de ARN es asegurarse de que el ARN ingrese a las células inmunes correctas y produzca suficiente proteína codificada. Además, la vacuna debe estimular una respuesta lo suficientemente fuerte como para que el sistema inmunitario pueda eliminar las bacterias relevantes, virus o células cancerosas cuando se encuentran posteriormente.
Los ingenieros químicos del MIT han desarrollado una nueva serie de nanopartículas lipídicas para administrar dichas vacunas. Mostraron que las partículas activan la producción eficiente de la proteína codificada por el ARN, y también se comportan como un "adyuvante", lo que aumenta aún más la efectividad de la vacunaEn un estudio de ratones, utilizaron esta vacuna de ARN para inhibir con éxito el crecimiento de tumores de melanoma.
"Uno de los descubrimientos clave de este documento es que puede generar lípidos de suministro de ARN que también pueden activar el sistema inmunológico de maneras importantes", dice Daniel Anderson, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química del MIT y miembro de Koch del MITInstituto de Investigación Integral del Cáncer e Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia.
Anderson es el autor principal del estudio, que aparece en la edición del 30 de septiembre de Biotecnología de la naturaleza . Los autores principales del estudio son los ex postdocs Lei Miao y Linxian Li y el ex investigador asociado Yuxuan Huang. Otros autores del MIT incluyen Derfogail Delcassian, Jasdave Chahal, Jinsong Han, Yunhua Shi, Kaitlyn Sadtler, Wenting Gao, Jiaqi Lin, JoshuaC. Doloff y Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch en el MIT y miembro del Instituto Koch.
refuerzo de la vacuna
La mayoría de las vacunas tradicionales están hechas de proteínas producidas por microbios infecciosos, o de formas debilitadas de los mismos microbios. En los últimos años, los científicos han explorado la idea de fabricar vacunas usando ADN que codifica proteínas microbianas. Sin embargo, estas vacunas, que no tienenaprobado para su uso en humanos, hasta ahora no ha logrado producir respuestas inmunes lo suficientemente fuertes.
El ARN es una alternativa atractiva al ADN en las vacunas porque, a diferencia del ADN, que tiene que llegar al núcleo celular para ser funcional, el ARN puede traducirse en proteína tan pronto como ingresa al citoplasma celular. También puede adaptarse para atacar a muchosdiferentes enfermedades
"Otra ventaja de estas vacunas es que podemos cambiar rápidamente la enfermedad objetivo", dice. "Podemos fabricar vacunas para diferentes enfermedades muy rápidamente simplemente jugando con la secuencia de ARN".
Para que una vacuna de ARN sea efectiva, necesita ingresar a un tipo de célula inmune llamada célula presentadora de antígeno. Estas células luego producen la proteína codificada por la vacuna y la muestran en sus superficies, atrayendo y activando las células T y otrascélulas inmunes.
El laboratorio de Anderson ha desarrollado previamente nanopartículas de lípidos para administrar ARN y ADN para una variedad de aplicaciones. Estas partículas de lípidos forman pequeñas gotas que protegen las moléculas de ARN y las llevan a sus destinos. El enfoque habitual de los investigadores es generar bibliotecas de cientos o milesde partículas candidatas con características químicas variables, luego selecciónelas para obtener las que funcionan mejor.
"En un día, podemos sintetizar más de 1,000 materiales lipídicos con múltiples estructuras diferentes", dice Miao. "Una vez que teníamos esa biblioteca muy grande, podíamos examinar las moléculas y ver qué tipo de estructuras ayudan a que el ARN llegue al antígeno-presentando células "
Descubrieron que las nanopartículas con cierta característica química, una estructura cíclica en un extremo de la partícula, pueden activar una vía de señalización inmune llamada estimulador de genes de interferón STING. Una vez que esta vía se activa, las célulasproduce interferón y otras citocinas que provocan que las células T salten a la acción.
"Aplicaciones amplias"
Los investigadores probaron las partículas en dos modelos diferentes de melanoma en ratones. Primero, usaron ratones con tumores diseñados para producir ovoalbúmina, una proteína que se encuentra en las claras de huevo. Los investigadores diseñaron una vacuna de ARN para atacar la ovoalbúmina, que normalmente no se encuentra entumores, y mostró que la vacuna detuvo el crecimiento tumoral y prolongó significativamente la supervivencia.
Luego, los investigadores crearon una vacuna que se dirige a una proteína producida naturalmente por los tumores de melanoma, conocida como Trp2. Esta vacuna también estimuló una fuerte respuesta inmune que desaceleró el crecimiento del tumor y mejoró las tasas de supervivencia en los ratones.
Anderson dice que planea buscar un mayor desarrollo de vacunas contra el cáncer de ARN, así como vacunas dirigidas a enfermedades infecciosas como el VIH, la malaria o el ébola.
"Creemos que podría haber amplias aplicaciones para esto", dice. "Un área particularmente emocionante para pensar es en las enfermedades donde actualmente no hay vacunas".
La investigación fue financiada por Translate Bio y JDRF.
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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