Las vacunas y terapias basadas en ARN mensajero podrían administrarse más fácilmente gracias a un polímero no tóxico que protege el ARN y controla su liberación dentro de las células.
La llegada de vacunas que utilizan ARN mensajero (ARNm) para dirigir la síntesis de proteínas inmunogénicas, más conocidas en las vacunas contra la COVID-19, está estimulando a los investigadores a encontrar mejores formas de mantener estable el ARNm y administrarlo de forma eficaz.
Un equipo de la Universidad de Tokio, con colaboradores en Japón y China, ha desarrollado polímeros que pueden interactuar con el ARNm, estabilizarlo y encerrarlo, lo que permite una administración altamente eficaz en células humanas cultivadas y en células de ratones vivos. Han publicado su trabajo en la revista Ciencia y Tecnología de Materiales Avanzados .
"Más allá de las vacunas para enfermedades infecciosas, el ARNm presenta vías prometedoras para tratamientos sin precedentes como terapias de reemplazo de proteínas, edición de genes e inmunoterapias", afirma Horacio Cabral del equipo de la Universidad de Tokio. "Pero para desbloquear todo el potencial de estas terapias avanzadas, el desarrollo de sistemas portadores seguros y eficaces es primordial".
Los investigadores investigaron formas de ajustar la estructura de sus moléculas de polímero para permitirles interactuar con el ARNm para protegerlo. Los polímeros biocompatibles y no tóxicos eran de un tipo llamado copolímeros de bloque, construidos a partir de segmentos alternos de diferentes grupos químicos, en este caso polietilenglicol y poliglicerol.
Pero la clave para lograr una interacción adecuada con el ARNm fue unir grupos específicos de aminoácidos cargados positivamente a la larga columna vertebral del polímero. La carga positiva generalmente atrae el polímero hacia el ARN cargado negativamente, y los aminoácidos elegidos también pudieron interactuar con partes del ARNm en un proceso llamado apilamiento pi-pi (π-π). Esto implica interacciones entre electrones en una característica llamada enlaces pi en anillos moleculares cíclicos apilados uno al lado del otro en las moléculas que interactúan.
"Se trata de un enfoque altamente personalizable que permite ajustar las interacciones de nuestro polímero con el ARNm", afirma Cabral. Como resultado, el ARNm se estabilizó de manera muy efectiva, superando un importante inconveniente de inestabilidad encontrado con enfoques alternativos.
El polímero y el ARNm se ensamblaron espontáneamente en haces esféricos (micelas) que entregaron eficazmente la carga de ARNm a células cultivadas y también a células de ratón después de la inyección intramuscular. El ARNm se liberó fácilmente dentro de las células para generar las proteínas que codificaba con alta eficiencia y durante un tiempo significativamente más largo que los enfoques alternativos.
"Este trabajo fue un gran desafío debido a la naturaleza delicada del ARNm, una molécula muy frágil que necesita protección fuera de las células diana pero exposición inmediata a la maquinaria celular una vez dentro", dice Cabral. Y añade:"Nuestro éxito es apasionante debido a su potencial para transformar las tecnologías de administración de ARNm, permitiendo una ingeniería precisa, estrategias de liberación innovadoras y superando barreras críticas para mejorar la estabilidad y eficacia de las terapias basadas en ARNm".
Más información: Wenqian Yang et al, Los catiómeros en bloque con grupos de tirosinato hidrolizables flanqueantes mejoran la entrega de ARNm in vivo a través de un ensamblaje micelar asistido por apilamiento π – π, Ciencia y tecnología de materiales avanzados (2023). DOI:10.1080/14686996.2023.2170164
Información de la revista: Ciencia y Tecnología de Materiales Avanzados
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales
