Usando una nueva estrategia que puede generar rápidamente vacunas de ARN personalizadas, Los investigadores del MIT han ideado una nueva vacuna candidata para el virus Zika.

La vacuna consta de hebras de material genético conocido como ARN mensajero, que están empaquetados en una nanopartícula que entrega el ARN a las células. Una vez dentro de las celdas, el ARN se traduce en proteínas que provocan una respuesta inmune del huésped, pero el ARN no se integra en el genoma del hospedador, haciéndolo potencialmente más seguro que una vacuna de ADN o vacunar con el propio virus.

"Funciona casi como un virus sintético, excepto que no es patógeno y no se propaga, "dice Omar Khan, un postdoctorado en el Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y autor del nuevo estudio. "Podemos controlar cuánto tiempo se expresa, y es ARN, por lo que nunca se integrará en el genoma del huésped ".

Esta investigación también arrojó un nuevo punto de referencia para evaluar la efectividad de otras vacunas candidatas contra el Zika, lo que podría ayudar a otros que están trabajando hacia el mismo objetivo.

Jasdave Chahal, un postdoctorado en el Instituto Whitehead de Investigación Biomédica del MIT, es el primer autor del artículo, que aparece en Informes científicos . El autor principal del artículo es Hidde Ploegh, ex profesor de biología del MIT y miembro del Instituto Whitehead que ahora es investigador principal del Programa de Medicina Celular y Molecular del Boston Children's Hospital.

Otros autores del artículo son Tao Fang y Andrew Woodham, ambos ex postdoctorados del Whitehead Institute en el laboratorio de Ploegh; Jingjing Ling, un estudiante de posgrado del MIT; y Daniel Anderson, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química del MIT y miembro del Instituto Koch y del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médica (IMES) del MIT.

Vacunas programables

El equipo del MIT informó por primera vez sobre su nuevo enfoque para las vacunas de ARN programables el año pasado. Las vacunas de ARN son atractivas porque inducen a las células huésped a producir muchas copias de las proteínas codificadas por el ARN. Esto provoca una reacción inmune más fuerte que si las proteínas se administraran solas. Sin embargo, Encontrar una forma segura y eficaz de administrar estas vacunas ha resultado un desafío.

Los investigadores idearon un enfoque en el que empaquetan secuencias de ARN en una nanopartícula hecha de una molécula ramificada que se basa en dendrímeros con patrones fractales. Esta estructura de dendrímero-ARN modificado puede inducirse a doblarse sobre sí misma muchas veces, produciendo una partícula esférica de unos 150 nanómetros de diámetro. Es similar en tamaño a un virus típico, permitiendo que las partículas entren en las células a través de los mismos mecanismos de entrada viral. En su artículo de 2016, los investigadores utilizaron este enfoque de nanopartículas para generar vacunas experimentales contra el ébola, Influenza H1N1, y el parásito Toxoplasma gondii.

En el nuevo estudio, los investigadores abordaron el virus del Zika, que surgió como una epidemia centrada en Brasil en 2015 y desde entonces se ha extendido por todo el mundo, causando serios defectos de nacimiento en bebés nacidos de madres infectadas. Dado que el método MIT no requiere trabajar con el virus en sí, los investigadores creen que podrían explorar posibles vacunas más rápidamente que los científicos que persiguen un enfoque más tradicional.

En lugar de utilizar proteínas virales o formas debilitadas del virus como vacunas, cuáles son las estrategias más comunes, los investigadores simplemente programaron sus nanopartículas de ARN con las secuencias que codifican las proteínas del virus del Zika. Una vez inyectado en el cuerpo, estas moléculas se replican dentro de las células e instruyen a las células para que produzcan las proteínas virales.

Todo el proceso de diseño, productor, y probar la vacuna en ratones tomó menos tiempo del que les tomó a los investigadores obtener permiso para trabajar con muestras del virus Zika, que finalmente consiguieron.

"Esa es la belleza de esto, "Dice Chahal." Una vez que decidimos hacerlo, en dos semanas estábamos listos para vacunar a los ratones. El acceso al virus en sí no era necesario ".

Respuesta de medición

Al desarrollar una vacuna, Los investigadores generalmente tienen como objetivo generar una respuesta de ambos brazos del sistema inmunológico:el brazo adaptativo, mediada por células T y anticuerpos, y el brazo innato, que es necesario para amplificar la respuesta adaptativa. Para medir si una vacuna experimental ha generado una fuerte respuesta de células T, los investigadores pueden eliminar las células T del cuerpo y luego medir cómo responden a los fragmentos de la proteína viral.

Hasta ahora, Los investigadores que trabajan en vacunas contra el Zika han tenido que comprar bibliotecas de diferentes fragmentos de proteínas y luego probar las células T en ellos. que es un proceso costoso y que requiere mucho tiempo. Debido a que los investigadores del MIT podrían generar tantas células T a partir de sus ratones vacunados, pudieron compararlos rápidamente con esta biblioteca. Identificaron una secuencia de ocho aminoácidos a los que responden las células T activadas en el ratón. Ahora que esta secuencia, también llamado epítopo, es conocida, otros investigadores pueden usarlo para probar sus propias vacunas experimentales contra el Zika en los modelos de ratón apropiados.

"Podemos fabricar sintéticamente estas vacunas que son casi como infectar a alguien con el virus real, y luego generar una respuesta inmune y usar los datos de esa respuesta para ayudar a otras personas a predecir si sus vacunas funcionarían, si se unen a los mismos epítopos, ", Dice Khan. Los investigadores esperan eventualmente trasladar su vacuna contra el Zika a pruebas en humanos.

"La identificación y caracterización de epítopos de células T CD8 en ratones inmunizados con una vacuna de ARN del Zika es una referencia muy útil para todos aquellos que trabajan en el campo del desarrollo de la vacuna contra el Zika, "dice Katja Fink, investigador principal de A * STAR Singapore Immunology Network. "Las vacunas de ARN han recibido mucha atención en los últimos años, y aunque aún no se ha logrado el gran avance en humanos, la tecnología promete convertirse en una plataforma flexible que podría proporcionar soluciones rápidas para virus emergentes ".

Soplón, que no participó en la investigación, agregó que "los datos iniciales son prometedores, pero el enfoque de la vacuna de ARN del Zika descrito necesita más pruebas para demostrar su eficacia".

Otra área importante de enfoque para los investigadores son las vacunas contra el cáncer. Muchos científicos están trabajando en vacunas que podrían programar el sistema inmunológico de un paciente para atacar las células tumorales, pero para hacer eso, necesitan saber a qué debe dirigirse la vacuna. La nueva estrategia del MIT podría permitir a los científicos generar rápidamente vacunas de ARN personalizadas basadas en la secuencia genética de las células tumorales de un paciente individual.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.