Una capa mineral protectora identificada por investigadores de ingeniería biomédica de la Universidad de Wisconsin-Madison podría permitir que potentes terapias de ARN mensajero, como las vacunas contra el COVID-19, se almacenen a temperatura ambiente, haciéndolas más accesibles para las comunidades de menores recursos de todo el mundo.
En un artículo publicado en la revista Acta Biomaterialia , el profesor William Murphy y sus colaboradores en su laboratorio detallan cómo el uso de una composición de recubrimiento mineral optimizada puede mantener la actividad del ARNm durante hasta seis meses a temperatura ambiente. Con ese tipo de preservación, las terapias de ARNm (vacunas contra enfermedades infecciosas, pero también tratamientos emergentes para el cáncer y la regeneración de tejidos) podrían almacenarse en los estantes de las clínicas locales.
El rápido desarrollo de vacunas contra la COVID-19 basadas en ARNm supuso un punto de inflexión en la pandemia. Las vacunas emplean ARNm para dirigir a las células a producir una proteína a partir de la superficie del virus, lo que desencadena una respuesta inmune que prepara nuestros cuerpos para la situación real.
Múltiples estimaciones muestran que las vacunas, resultado de décadas de investigación incremental de ARNm (algunas de las cuales resultaron en el Premio Nobel en 2023), salvaron millones de vidas.
Solo hay un problema:las vacunas contra el COVID-19, así como otras terapias contra el cáncer basadas en ARNm, requieren almacenamiento en cadena de frío para mantener su potencia.
"Parece un problema trivial, pero en realidad es un problema tremendo", dice Murphy, profesor de ingeniería biomédica, ortopedia y rehabilitación. "Si intentas llevarlos al África subsahariana, enfrentarás desafíos sustanciales".
El líder del estudio, Joshua Choe, MD-Ph.D. estudiante del laboratorio de Murphy, analizó 40 composiciones minerales con el objetivo de encontrar una que, cuando se combine con complejos de ARNm, optimice su estabilidad en formulaciones más simples que las utilizadas para las vacunas actuales.
Al final, identificó una composición con una cantidad adecuada de citrato y fluoruro que mantenía la potencia del ARNm liofilizado. Ahora está aplicando el enfoque a formulaciones similares a las utilizadas en las vacunas COVID con resultados iniciales prometedores. El grupo ha presentado una patente provisional basada en el trabajo a través de la Wisconsin Alumni Research Foundation.
"Durante los seis meses, se mantiene esa actividad, mientras que sin usar nuestro mineral para almacenar esas terapias de ARNm, se pierde bastante actividad después de dos semanas, y luego disminuye a casi nada", dice Choe. que espera trabajar como cirujano ortopédico e investigador después de graduarse.
El enfoque se inspira en la capacidad documentada de los fósiles antiguos para preservar el ADN y las proteínas. Los científicos extrajeron con éxito ADN para analizar el genoma de "Denny", un ancestro humano de aproximadamente 90.000 años de antigüedad cuyos restos se encontraron en una cueva rusa en 2012. En otro hallazgo en Tanzania, los investigadores encontraron proteínas intactas en cáscaras de huevos de avestruz que datan de Hace 3,8 millones de años.
El laboratorio de Murphy ha estado utilizando minerales para estabilizar moléculas biológicas para diversas aplicaciones biomédicas durante aproximadamente 15 años, y Choe vio la oportunidad de aplicar la táctica a la terapia de ARNm mientras trabajaba en el laboratorio durante los días aislados del invierno de 2020.
Además de seguir demostrando la eficacia de su enfoque con vacunas de ARNm, Murphy y su grupo están investigando su uso para la regeneración de tejidos, en particular para el tratamiento de lesiones de la médula espinal, la cicatrización de heridas y la regeneración de cartílagos, músculos y huesos.
"Queremos poder lograrlo de una manera que esté disponible en el mercado, de modo que literalmente se pueda tomar un tratamiento del mercado, aplicarlo a un paciente y estimular la regeneración del tejido", dice Murphy.
William Murphy es profesor Harvey D. Spangler y H.I. Miembro de la facultad de Romnes. También es el director fundador del Forward BIO Institute en UW-Madison. Otros autores del artículo incluyen a Hannah Brinkman, miembro del laboratorio de Murphy, DVM/Ph.D. estudiante y Jae Sung Lee, un científico del personal.
Más información: Joshua A. Choe et al, Los minerales biomiméticos optimizados mantienen la actividad de los complejos de ARNm después del almacenamiento a largo plazo, Acta Biomaterialia (2023). DOI:10.1016/j.actbio.2023.11.044
Información de la revista: Acta Biomaterialia
Proporcionado por la Universidad de Wisconsin-Madison
