Los ingenieros del MIT han desarrollado un nuevo tipo de vacuna fácilmente personalizable que se puede fabricar en una semana. permitiendo que se despliegue rápidamente en respuesta a brotes de enfermedades. Hasta aquí, han diseñado vacunas contra el ébola, Influenza H1N1, y Toxoplasma gondii (un pariente del parásito que causa la malaria), que fueron 100 por ciento efectivos en pruebas en ratones.

La vacuna consta de hebras de material genético conocido como ARN mensajero, que puede diseñarse para codificar cualquier virus, bacteriano, o proteína parasitaria. Estas moléculas luego se empaquetan en una molécula que entrega el ARN a las células, donde se traduce en proteínas que provocan una respuesta inmune del huésped.

Además de dirigirse a las enfermedades infecciosas, los investigadores están utilizando este enfoque para crear vacunas contra el cáncer que enseñarían al sistema inmunológico a reconocer y destruir tumores.

"Este enfoque de nanoformulación nos permite fabricar vacunas contra nuevas enfermedades en solo siete días, permitir el potencial para hacer frente a brotes repentinos o realizar modificaciones y mejoras rápidas, "dice Daniel Anderson, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química del MIT y miembro del Instituto Koch de Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia (IMES).

Anderson es el autor principal de un artículo que describe las nuevas vacunas en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias la semana del 4 de julio, 2016. El proyecto fue dirigido por Jasdave Chahal, un postdoctorado en el Instituto Whitehead de Investigación Biomédica del MIT, y Omar Khan, un postdoctorado en el Instituto Koch; ambos son los primeros autores del artículo.

Vacunas personalizables

La mayoría de las vacunas tradicionales consisten en una forma inactivada de un virus u otro patógeno. Estas vacunas suelen tardar mucho en fabricarse, y para algunas enfermedades son demasiado riesgosas. Otras vacunas consisten en proteínas normalmente producidas por el microbio, pero estos no siempre inducen una fuerte respuesta inmune, requiriendo que los investigadores busquen un adyuvante (una sustancia química 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 inmunológica más fuerte que si las proteínas se administraran solas. La idea de utilizar moléculas de ARN mensajero como vacunas ha existido durante unos 30 años, pero uno de los principales obstáculos ha sido encontrar una forma segura y eficaz 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, que tiene carga negativa. Khan también puede controlar el tamaño y el patrón de la estructura final. Al inducir a la estructura dendrímero-ARN a doblarse sobre sí misma muchas veces, Khan generó partículas de vacuna esféricas con un diámetro de aproximadamente 150 nanómetros. Eso los hace de un tamaño similar al de muchos virus, permitiendo que las partículas entren en las células explotando las mismas proteínas de superficie que los virus usan para este propósito.

Personalizando 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, para que la célula produzca aún más proteína.

La vacuna está diseñada para administrarse mediante inyección intramuscular, haciéndolo fácil de administrar. Una vez que las partículas entran en las células, el ARN se traduce en proteínas que se liberan y estimulan el sistema inmunológico. Significativamente, las vacunas pudieron estimular ambos brazos del sistema inmunológico:una respuesta de células T y una respuesta de anticuerpos.

En pruebas en ratones, los animales que recibieron una sola dosis de una de las vacunas no mostraron síntomas después de la exposición al patógeno real:el ébola, Influenza H1N1, o Toxoplasma gondii .

"Independientemente del antígeno que escojamos, pudimos impulsar 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 persiguiendo, porque a diferencia del ADN, El ARN no puede integrarse en el genoma del hospedador y provocar mutaciones.

"La opción de crear rápidamente una formulación completamente sintética que pueda ser eficaz como vacuna es una adición importante a las estrategias de vacunas disponibles actualmente, "dice Hidde Ploegh, un profesor de biología del MIT, miembro del Whitehead Institute, y un autor del artículo, quien 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 influenza. porque el método de fabricación de la vacuna contra la gripe más común, que requiere que los virus se cultiven dentro de los huevos de gallina, lleva meses. Esto significa que cuando aparece una cepa de gripe inesperada, como el virus H1N1 causante de la pandemia de 2009, no hay forma de producir rápidamente una vacuna contra él.

"Por lo general, una vacuna está disponible mucho después de que termina el brote, ", Dice Chahal." Creemos que podemos convertirnos en intervencionistas en el transcurso de un brote real ".

Khan y Chahal planean iniciar una empresa para licenciar y comercializar la tecnología. Además de las vacunas que ya han diseñado, esperan crear vacunas para el virus del Zika y la enfermedad de Lyme.

También están trabajando en vacunas contra el cáncer. En un concurso reciente "Mission:Possible" organizado por el Instituto Koch, Khan y Chahal eran parte de un equipo que terminó retirándose de la competencia porque un financiador externo, la Fundación de Investigación Médica Avanzada, se ofreció a apoyarlos.

Para ese proyecto, los investigadores diseñaron vacunas que se dirigen a genes que normalmente se activan solo durante el desarrollo embrionario. Estos genes, latente en adultos, a menudo se reactivan en un tipo de cáncer conocido como tumores de pulmón de células no pequeñas.

"Estamos todos entusiasmados con el potencial de este nuevo enfoque para proporcionar una nueva forma de administración de vacunas, "dice Robert Langer, el profesor del Instituto David H. Koch del MIT y autor del artículo.