Una nanopartícula de autoensamblaje diseñada por un profesor de la Universidad de Connecticut es el componente clave de una nueva y potente vacuna contra la malaria que se muestra prometedora en las primeras pruebas.

Durante años, Los científicos que intentan desarrollar una vacuna contra la malaria se han visto obstaculizados por la capacidad del parásito de la malaria para transformarse y "esconderse" en el hígado y los glóbulos rojos de una persona infectada para evitar ser detectados por el sistema inmunológico.

Pero una nueva nanopartícula de proteína desarrollada por Peter Burkhard, profesor del Departamento de Biología Celular y Molecular, en colaboración con David Lanar, un especialista en enfermedades infecciosas del Instituto de Investigación del Ejército Walter Reed, ha demostrado ser eficaz para lograr que el sistema inmunológico ataque las especies más letales del parásito de la malaria, Plasmodium falciparum, después de que ingrese al cuerpo y antes de que tenga la oportunidad de esconderse y extenderse agresivamente.

La clave del éxito de la vacuna radica en la simetría icosaédrica perfecta de la nanopartícula (piense en el patrón de un balón de fútbol) y en la capacidad de transportar en su superficie hasta 60 copias de la proteína del parásito. Las proteínas están dispuestas en forma densa, cúmulo cuidadosamente construido que el sistema inmunológico percibe como una amenaza, incitándolo a liberar grandes cantidades de anticuerpos que pueden atacar y matar al parásito.

En pruebas con ratones, la vacuna fue 90-100 por ciento efectiva para erradicar el parásito Plasmodium falciparum y mantener la inmunidad a largo plazo durante 15 meses. Esa tasa de éxito es considerablemente más alta que la tasa de éxito informada para RTS, S, la vacuna candidata contra la malaria más avanzada del mundo que se encuentra actualmente en ensayos clínicos de fase 3, que es la última etapa de prueba antes de obtener la licencia.

"Ambas vacunas son similares, es solo que la densidad del RTS, Las exhibiciones de proteína S son mucho más bajas que las nuestras, "dice Burkhard." La homogeneidad de nuestra vacuna es mucho mayor, que produce una respuesta del sistema inmunológico más fuerte. Por eso confiamos en que lo nuestro será una mejora.

"Cada cadena de proteína que forma nuestra partícula muestra una de las moléculas de proteína del patógeno que son reconocidas por el sistema inmunológico, "añade Burkhard, un experto en biología estructural afiliado al Instituto de Ciencia de Materiales de la UConn. "Con RTS, S, sólo alrededor del 14 por ciento de la proteína de la vacuna proviene del parásito de la malaria. Podemos lograr nuestra alta densidad debido al diseño de la nanopartícula, que controlamos ".

La investigación fue publicada en Revista de malaria en 2013.

La búsqueda de una vacuna contra la malaria es uno de los proyectos de investigación más importantes de la salud pública mundial. La enfermedad se transmite comúnmente a través de las picaduras de mosquitos nocturnos. Los infectados padecen fiebres severas, escalofríos, y una enfermedad parecida a la gripe. En casos severos, la malaria causa convulsiones, anemia severa, dificultad respiratoria, e insuficiencia renal. Cada año, Se notifican más de 200 millones de casos de malaria en todo el mundo. La Organización Mundial de la Salud estimó que 627, 000 personas murieron de malaria en 2012, muchos de ellos niños que viven en África subsahariana.

Los investigadores tardaron más de 10 años en finalizar el ensamblaje preciso de la nanopartícula como el portador crítico de la vacuna y encontrar las partes correctas de la proteína de la malaria para desencadenar una respuesta inmune efectiva. La investigación se complicó aún más por el hecho de que el parásito de la malaria que afecta a los ratones utilizados en las pruebas de laboratorio es estructuralmente diferente del que infecta a los humanos.

Los científicos utilizaron un enfoque creativo para solucionar el problema.

"Probar la eficacia de la vacuna fue difícil porque el parásito que causa la malaria en humanos solo crece en humanos, "Dice Lanar." Pero desarrollamos un pequeño truco. Tomamos un parásito de la malaria de ratón y pusimos en su ADN un fragmento de ADN del parásito de la malaria humana que queríamos que atacara nuestra vacuna. Eso nos permitió realizar estudios económicos en ratones para probar la vacuna antes de pasar a los costosos ensayos en humanos ".

La investigación de la pareja ha sido apoyada por una subvención de $ 2 millones de los Institutos Nacionales de Salud y $ 2 millones del Programa de Investigación de Enfermedades Infecciosas Militares de EE. UU. Una solicitud de $ 7 millones adicionales en fondos del Ejército de los EE. UU. Para llevar a cabo la siguiente fase del desarrollo de vacunas, incluida la fabricación y los ensayos en humanos, pendiente.

"Estamos a tiempo para fabricar la vacuna para uso humano a principios del próximo año, ", dice Lanar." Se necesitarán alrededor de seis meses para terminar los estudios de control de calidad y toxicología del producto final y obtener el permiso de la FDA para realizar ensayos en humanos ".

Lanar dice que el equipo espera comenzar las primeras pruebas en humanos en 2016 y, si los resultados son prometedores, Las pruebas de campo en áreas endémicas de malaria seguirán en 2017. Las pruebas de campo requeridas podrían durar cinco años o más antes de que la vacuna esté disponible para su licencia y uso público. Lanar dice.

Martin Edlund, CEO de Malaria No More, una organización sin fines de lucro con sede en Nueva York centrada en la lucha contra las muertes por malaria, dice, "Esta investigación presenta un nuevo enfoque prometedor para el desarrollo de una vacuna contra la malaria. Un trabajo innovador como el que se está haciendo en la Universidad de Connecticut nos acerca más que nunca a acabar con una de las más antiguas del mundo, más costoso y las enfermedades más mortales ".

Una empresa con sede en Suiza, Alfa-O-Péptidos, fundada por Burkhard, posee la patente de la nanopartícula autoensamblante utilizada en la vacuna contra la malaria. Burkhard también está explorando otros usos potenciales de la nanopartícula, incluida una vacuna que combatirá la gripe animal y otra que ayudará a las personas con adicción a la nicotina. El profesor Mazhar Khan del Departamento de Patología de la UConn está colaborando con Burkhard en la vacuna contra la gripe animal.