Muchas vacunas, incluidas las vacunas contra la hepatitis B y la tos ferina, consisten en fragmentos de proteínas virales o bacterianas. Estas vacunas suelen incluir otras moléculas llamadas adyuvantes, que ayudan a estimular la respuesta del sistema inmunológico a la proteína.
La mayoría de estos adyuvantes consisten en sales de aluminio u otras moléculas que provocan una respuesta inmune inespecífica. Un equipo de investigadores del MIT ha demostrado ahora que un tipo de nanopartícula llamada estructura organometálica (MOF, por sus siglas en inglés) también puede provocar una fuerte respuesta inmune al activar el sistema inmunológico innato, la primera línea de defensa del cuerpo contra cualquier patógeno, a través de proteínas celulares llamadas receptores tipo peaje.
En un estudio con ratones, los investigadores demostraron que este MOF podría encapsular y administrar con éxito parte de la proteína de pico del SARS-CoV-2, al mismo tiempo que actúa como adyuvante una vez que el MOF se descompone dentro de las células.
Si bien se necesitaría más trabajo para adaptar estas partículas para su uso como vacunas, el estudio demuestra que este tipo de estructura puede ser útil para generar una fuerte respuesta inmune, afirman los investigadores.
"Comprender cómo el vehículo de administración de fármacos puede mejorar una respuesta inmune adyuvante es algo que podría ser muy útil en el diseño de nuevas vacunas", afirma Ana Jaklenec, investigadora principal del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y una de las autoras principales del nuevo estudio. estudio.
Robert Langer, profesor del Instituto MIT y miembro del Instituto Koch, y Dan Barouch, director del Centro de Virología e Investigación de Vacunas del Centro Médico Beth Israel Deaconess y profesor de la Facultad de Medicina de Harvard, también son autores principales del artículo, que aparece en Avances científicos . El autor principal del artículo es el ex postdoctorado del MIT y becario Ibn Khaldun, Shahad Alsaiari.
En este estudio, los investigadores se centraron en un MOF llamado ZIF-8, que consiste en una red de unidades tetraédricas formada por un ion zinc unido a cuatro moléculas de imidazol, un compuesto orgánico. Trabajos anteriores han demostrado que ZIF-8 puede estimular significativamente las respuestas inmunes, pero no se sabía exactamente cómo esta partícula activa el sistema inmunológico.
Para intentar resolverlo, el equipo del MIT creó una vacuna experimental que consiste en la proteína de unión al receptor (RBD) del SARS-CoV-2 incrustada en partículas ZIF-8. Estas partículas tienen entre 100 y 200 nanómetros de diámetro, tamaño que les permite llegar a los ganglios linfáticos del cuerpo directamente o a través de células inmunes como los macrófagos.
Una vez que las partículas ingresan a las células, los MOF se descomponen y se liberan las proteínas virales. Los investigadores descubrieron que los componentes de imidazol activan los receptores tipo peaje (TLR), que ayudan a estimular la respuesta inmune innata.
"Este proceso es análogo a establecer un equipo operativo encubierto a nivel molecular para transportar elementos esenciales del virus COVID-19 al sistema inmunológico del cuerpo, donde pueden activar respuestas inmunes específicas para aumentar la eficacia de la vacuna", dice Alsaiari.
La secuenciación de ARN de células de los ganglios linfáticos mostró que los ratones vacunados con partículas ZIF-8 que transportaban la proteína viral activaron fuertemente una vía TLR conocida como TLR-7, lo que condujo a una mayor producción de citoquinas y otras moléculas involucradas en la inflamación.
Los ratones vacunados con estas partículas generaron una respuesta mucho más fuerte a la proteína viral que los ratones que recibieron la proteína sola.
"No sólo estamos entregando la proteína de una manera más controlada a través de una nanopartícula, sino que la estructura de composición de esta partícula también actúa como adyuvante", dice Jaklenec. "Pudimos lograr respuestas muy específicas a la proteína COVID y con un efecto de ahorro de dosis en comparación con el uso de la proteína sola para vacunar".
Si bien este estudio y otros han demostrado la capacidad inmunogénica de ZIF-8, es necesario trabajar más para evaluar la seguridad de las partículas y su potencial para ampliarlas para la fabricación a gran escala. Si ZIF-8 no se desarrolla como portador de vacunas, los hallazgos del estudio deberían ayudar a guiar a los investigadores en el desarrollo de nanopartículas similares que podrían usarse para administrar vacunas de subunidades, afirma Jaklenec.
"La mayoría de las vacunas subunitarias suelen tener dos componentes separados:un antígeno y un adyuvante", dice Jaklenec. "El diseño de nuevas vacunas que utilizan nanopartículas con fracciones químicas específicas que no sólo ayudan en la administración de antígenos sino que también pueden activar vías inmunes particulares tiene el potencial de mejorar la potencia de la vacuna".
Una ventaja de desarrollar una vacuna subunitaria para la COVID-19 es que dichas vacunas suelen ser más fáciles y económicas de fabricar que las vacunas de ARNm, lo que podría facilitar su distribución en todo el mundo, afirman los investigadores.
"Las vacunas subunitarias existen desde hace mucho tiempo y tienden a ser más baratas de producir, lo que abre un mayor acceso a las vacunas, especialmente en tiempos de pandemia", afirma Jaklenec.
Más información: Shahad Alsaiari et al, Los marcos de imidazolato zeolítico activan los receptores endosómicos tipo peaje y potencian la inmunogenicidad del trímero de proteína espiga del SARS-CoV-2, Avances científicos (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj6380. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6380
Información de la revista: Avances científicos
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.
