Desde mediados de la década de 2000, la ferritina, una proteína que gestiona el hierro en todos los organismos, se ha utilizado para crear vacunas y administrar medicamentos contra el cáncer y otros medicamentos al cuerpo. Esto se debe en gran medida a su alta estabilidad a temperatura ambiente, su facilidad de producción en grandes cantidades y su baja probabilidad de rechazo por parte del organismo huésped.

Sin embargo, el método único de autoensamblaje de la proteína ha impedido que los científicos desarrollen un enfoque universal para administrar una amplia gama de medicamentos, hasta ahora.

En un nuevo estudio publicado en la revista de nanotecnología Small , investigadores del King's College de Londres, dirigidos por el Dr. Kourosh Ebrahimi, informan sobre una forma novedosa de evitar este autoensamblaje copiando el comportamiento de virus como el VIH-1.

La ferritina se compone de 24 subunidades entrelazadas que se autoensamblan espontáneamente para formar una esfera tridimensional hueca por dentro. El interior de estas pequeñas "nanojaulas" se puede llenar con fármacos terapéuticos, pero es necesario romper la estructura de la proteína antes de insertarlos en su interior.

Tradicionalmente, se han utilizado ácidos para romper la estructura de la ferritina, pero estos métodos pueden dañar la estructura de la proteína y no permiten que las nanojaulas se utilicen con medicamentos que no se pueden disolver en agua, como la camptotecina, un tratamiento anticancerígeno sensible al pH e insoluble en agua. .

Más importante aún, estos métodos tradicionales no se pueden utilizar para crear medicamentos multipropósito como vacunas mosaico que toman antígenos, la parte de una vacuna que le enseña al cuerpo cómo combatir enfermedades, de diferentes cepas del mismo virus y los combina para desencadenar una respuesta inmune más amplia. .

"La incapacidad de controlar fácilmente el ensamblaje de nanojaulas de proteínas naturales como la ferritina ha sido un revés para el uso de estos materiales seguros y biocompatibles como sistema de administración de fármacos para hacer que las vacunas modernas sean efectivas contra múltiples virus", afirma el investigador de posgrado Yujie Sheng.

Este método tiene una ventaja sobre las vacunas de ARNm como la reciente vacuna COVID-19, que utiliza ARN mensajero para enseñar a las células cómo producir antígenos para enfermedades específicas. Como estas vacunas de ARNm solo expresan una parte de un virus, en lugar de una versión debilitada del mismo como las vacunas tradicionales, las vacunas de ARNm se producen más rápido pero es posible que no induzcan una respuesta inmune duradera porque el cuerpo no se enfrenta a un virus real. partícula.

Aunque son más duraderas, el desarrollo de vacunas tradicionales es costoso y requiere muchos años de investigación y desarrollo para comercializar una candidata segura. Al introducir un sistema de nanojaula "enchufable", el laboratorio de Kourosh ha creado una plataforma que combina las ventajas del ARNm y las vacunas tradicionales basadas en virus.

Debido a que la plataforma de nanojaula similar a un virus es segura, no es necesario probarla clínicamente cada vez que se le agrega un antígeno diferente, como ocurre con una plataforma de ARNm. Al mismo tiempo, se pueden conectar fácilmente diferentes antígenos a la plataforma para crear vacunas eficaces similares a las de los virus. Imitando cómo funcionan virus como el VIH-1, los investigadores unieron dos de las subunidades mediante una cadena de aminoácidos llamada péptido.

Esto detuvo el autoensamblaje de la ferritina y abrió la proteína a varios fármacos solubles e insolubles en agua, al mismo tiempo que permitió a los investigadores insertar diferentes antígenos en la superficie de las nanojaulas.

Los investigadores también descubrieron que este nuevo método condujo a un aumento cuatro veces mayor en la encapsulación de fármacos para tratamientos tanto solubles como insolubles en agua. Además de administrar más medicamentos como la doxorrubicina, un fármaco anticancerígeno ampliamente utilizado, a las partes afectadas del cuerpo, esto promete ampliar el espectro de medicamentos que la ferritina puede transportar.

"Nuestra tecnología combina los beneficios de la tecnología de ARNm y las vacunas tradicionales. Es una plataforma segura como la tecnología de ARNm y, al mismo tiempo, se pueden conectar diferentes antígenos y generar partículas similares a virus que imitan las vacunas tradicionales... Esperamos que La estabilidad y facilidad de producción que presenta esta plataforma serán reconocidas por los fabricantes farmacéuticos", afirma Sheng.

El nuevo proceso también espera abrir la puerta a un nuevo tipo de terapia que pueda actuar simultáneamente como vacuna y medicamento, con el objetivo de prevenir la enfermedad y sus síntomas.

Yujie Sheng, Ph.D. de segundo año. estudiante del laboratorio de Kourosh en el Instituto King de Ciencias Farmacéuticas y primer autor del estudio, dijo:"La incapacidad de controlar fácilmente el ensamblaje de nanojaulas de proteínas naturales como la ferritina ha sido un revés para el uso de estos materiales seguros y biocompatibles como sistema de administración de fármacos para fabricar vacunas modernas eficaces contra múltiples virus.

"Nuestra tecnología combina los beneficios de la tecnología de ARNm y las vacunas tradicionales. Es una plataforma segura como la tecnología de ARNm y, al mismo tiempo, se pueden conectar diferentes antígenos y generar partículas similares a virus que imitan las vacunas tradicionales.

"Además, utilizando nuestra tecnología, podríamos mezclar y combinar antígenos de diferentes virus y crear una vacuna candidata capaz de entrenar al cuerpo contra múltiples virus. Es probable que una vacuna en mosaico de este tipo reduzca el costo y el tiempo de respuesta a futuras pandemias virales.

"Esperamos que los fabricantes farmacéuticos reconozcan la estabilidad y facilidad de producción que presenta esta plataforma".

Al King's College se le ha concedido una patente para esta tecnología. El siguiente paso del laboratorio es utilizar su tecnología de nanojaula y desarrollar nuevas terapias contra una variedad de enfermedades, como el cáncer y las infecciones virales, que esperan investigar en una empresa derivada comercial.