Investigadores de la Universidad de Texas en Dallas están investigando el uso de vacunas de células enteras para combatir la infección del tracto urinario (ITU), como parte de un esfuerzo por abordar el problema cada vez más grave de las bacterias resistentes a los antibióticos.

La Dra. Nicole De Nisco, profesora asistente de ciencias biológicas, y el Dr. Jeremiah Gassensmith, profesor asociado de química y bioquímica, demostraron recientemente el uso de marcos organometálicos (MOF) para encapsular e inactivar células bacterianas completas para crear un "depósito". que permite que las vacunas duren más en el cuerpo.

El estudio resultante, publicado en línea el 21 de septiembre en la revista ACS Nano de la American Chemical Society , mostró que en ratones este método produjo una producción de anticuerpos sustancialmente mejorada y tasas de supervivencia significativamente más altas en comparación con los métodos estándar de preparación de vacunas de células completas.

"Se está explorando la vacunación como vía terapéutica para las infecciones urinarias recurrentes porque los antibióticos ya no funcionan", dijo De Nisco. "Los pacientes están perdiendo la vejiga para salvar sus vidas porque los antibióticos no pueden eliminar las bacterias o debido a una alergia extrema a los antibióticos, que es más común en la población de mayor edad de lo que la gente cree".

La Asociación Estadounidense de Urología estima que 150 millones de infecciones urinarias ocurren anualmente en todo el mundo, lo que representa $ 6 mil millones en gastos médicos. Si no se trata con éxito, una ITU puede provocar sepsis, que puede ser fatal.

La UTI recurrente, dijo De Nisco, se considera principalmente como un problema de salud de la mujer y, aunque es común, especialmente en mujeres posmenopáusicas, es algo de lo que muchas mujeres no hablan mucho.

"Cada infección posterior se vuelve más difícil de tratar", dijo De Nisco. "Incluso si elimina las bacterias de la vejiga, las poblaciones persisten en otros lugares y, por lo general, se vuelven resistentes al antibiótico utilizado. Cuando los pacientes acumulan resistencias a los antibióticos, eventualmente se quedarán sin opciones".

La exploración continua de De Nisco sobre cómo progresan y reaparecen las infecciones urinarias en las mujeres mayores está financiada por una subvención reciente de $1,3 millones por cinco años de los Institutos Nacionales de Salud.

La colaboración de De Nisco con Gassensmith comenzó a fines de 2018 después de que ella hiciera una presentación sobre la microbiología de la UTI ante un comité de protocolo de seguridad del campus.

"Después, hablamos sobre la idea de mi grupo de investigación de crear mejores vacunas de células completas conservando los antígenos en este depósito de liberación lenta", dijo Gassensmith. "En ese momento, no teníamos modelos reales con los que probarlo y pensé que UTI presentaba una muy buena oportunidad".

Las vacunas funcionan introduciendo una pequeña cantidad de gérmenes causantes de enfermedades muertos o debilitados, o algunos de sus componentes, en el cuerpo. Estos antígenos hacen que el sistema inmunitario produzca anticuerpos contra una enfermedad en particular. La construcción de vacunas contra bacterias patógenas es intrínsecamente difícil porque las bacterias son significativamente más grandes y más complejas que los virus. Seleccionar qué componentes biológicos usar para crear antígenos ha sido un gran desafío.

En consecuencia, usar la célula completa es preferible a elegir solo una parte de una bacteria, dijo Gassensmith.

"Les tiramos todo el fregadero de la cocina porque eso es lo que tu cuerpo normalmente ve cuando se infecta", dijo.

Sin embargo, el enfoque de célula completa tiene sus propios problemas.

"Las vacunas que usan bacterias muertas de células enteras no han tenido éxito porque las células generalmente no duran lo suficiente en el cuerpo para producir respuestas inmunitarias duraderas a largo plazo", dijo Gassensmith. "Esa es la razón de nuestro depósito de antígenos MOF:permite que un patógeno muerto e intacto exista en el tejido por más tiempo, como si fuera una infección, para desencadenar una respuesta del sistema inmunitario a gran escala".

El marco orgánico de metal que desarrolló el equipo de Gassensmith encapsula e inmoviliza una célula bacteriana individual en una matriz polimérica cristalina que no solo mata a la bacteria sino que también preserva y estabiliza la célula muerta contra las altas temperaturas, la humedad y los solventes orgánicos.

En sus experimentos, los investigadores utilizaron una cepa de Escherichia coli . No existen vacunas contra ninguna cepa patógena de esta bacteria. Uropatógeno E. coli causa aproximadamente el 80 % de todas las infecciones urinarias adquiridas en la comunidad.

"Cuando desafiamos a estos ratones con una inyección letal de bacterias, después de que fueron vacunados, casi todos nuestros animales sobrevivieron, lo que es un rendimiento mucho mejor que con los enfoques de vacunas tradicionales", dijo Gassensmith. "Este resultado se repitió varias veces y estamos muy impresionados con su confiabilidad".

Aunque el método aún no se ha probado en humanos, De Nisco dijo que tiene el potencial de ayudar a millones de pacientes.

"Este estudio sobre la UTI fue una prueba de concepto de que las vacunas de células enteras son más efectivas en este modelo extremo de sepsis letal", dijo De Nisco. "Demostrar que esto funciona contra la UTI recurrente sería un avance significativo".

Más allá de las infecciones urinarias recurrentes o la urosepsis, los investigadores creen que el método de depósito de antígeno podría aplicarse ampliamente a las infecciones bacterianas, incluidas la endocarditis y la tuberculosis.

"Estamos trabajando para traducir este enfoque a la TB, que es un organismo muy diferente, pero como la E. coli uropatógena. , cuando ingresa al tejido, permanece y vuelve a aparecer", dijo Gassensmith. "Requiere una nueva forma de pensar sobre cómo deberían funcionar las vacunas.

"La tecnología de vacunas tiene aproximadamente dos siglos de antigüedad y ha evolucionado increíblemente poco. Esperamos que nuestra plataforma pueda abrirse utilizando patógenos existentes y bien estudiados para crear respuestas inmunitarias más dirigidas y diseñadas". + Explora más

IVU recurrentes vinculadas a un reservorio oculto