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(noticias nanowerk) Muchas vacunas, incluidas las vacunas contra la hepatitis B y la tos ferina, consisten en fragmentos de proteínas virales o bacterianas. Estas vacunas suelen contener 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) también puede producir una fuerte respuesta inmune activando el sistema inmunológico innato, la primera línea de defensa del cuerpo contra patógenos, a través de proteínas celulares llamadas Toll- como receptores.
En un estudio en ratones, los investigadores demostraron que este MOF puede encapsular y transportar con éxito parte de la proteína de pico del SARS-CoV-2 y al mismo tiempo actuar como adyuvante una vez que el MOF se descompone en las células.
Si bien se necesitaría más trabajo para adaptar estas partículas para su uso como vacunas, el estudio muestra 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 podría ser muy útil en el desarrollo 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 estudio de la nueva vacuna. .
Robert Langer, profesor del 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 (“Los andamios de imidazolato zeolítico activan los receptores endosómicos tipo Toll y mejoran la inmunogenicidad del trímero de la proteína de pico del SARS-CoV-2”). El autor principal del artículo es el ex postdoctorado del MIT y becario Ibn Khaldun, Shahad Alsaiari.
Activación inmune
En este estudio, los investigadores se centraron en un MOF llamado ZIF-8, que consiste en una red de unidades tetraédricas compuestas por un ion zinc unido a cuatro moléculas de imidazol, un compuesto orgánico. Trabajos anteriores han demostrado que ZIF-8 puede mejorar significativamente la respuesta inmune, pero no se sabía exactamente cómo esta partícula activa el sistema inmunológico.
Para averiguarlo, el equipo del MIT desarrolló 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 ingresar 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 del imidazol activan los receptores tipo Toll (TLR), que ayudan a estimular la respuesta inmune innata.
“Este proceso es similar a construir un equipo operativo encubierto a nivel molecular para entregar elementos esenciales del virus Covid-19 al sistema inmunológico del cuerpo, donde pueden activar respuestas inmunes específicas para aumentar la efectividad 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 transportan la proteína viral, activaron fuertemente una vía de señalización de TLR llamada TLR-7, lo que resultó en una mayor producción de citoquinas y otras moléculas involucradas en la inflamación.
Los ratones vacunados con estas partículas produjeron una respuesta mucho más fuerte a la proteína viral que los ratones que recibieron la proteína sola.
«No sólo suministramos la proteína de forma más controlada a través de una nanopartícula, sino que la estructura de composición de esta partícula también actúa como adyuvante», afirma Jaklenec. «Pudimos lograr respuestas muy específicas a la proteína Covid, con un efecto de mayor ahorro de dosis en comparación con el uso de la proteína sola para la vacunación».
Acceso a la vacuna
Si bien estos y otros estudios han demostrado la capacidad inmunogénica del ZIF-8, es necesario trabajar más para evaluar la seguridad de las partículas y su potencial para la producción en masa. Si ZIF-8 no se desarrolla como portador de vacunas, los resultados del estudio deberían guiar a los investigadores en el desarrollo de nanopartículas similares que podrían usarse para administrar vacunas de subunidades, dice Jaklenec.
«La mayoría de las vacunas subunitarias suelen constar de dos componentes separados: un antígeno y un adyuvante», afirma Jaklenec. «El desarrollo de nuevas vacunas que utilizan nanopartículas con fracciones químicas específicas que no sólo favorecen la administración de antígenos sino que también pueden activar vías inmunitarias específicas tiene el potencial de aumentar la eficacia de la vacuna».
Una ventaja de desarrollar una vacuna subunitaria contra el Covid-19 es que dichas vacunas suelen ser más fáciles y baratas de producir 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 facilita el acceso a las vacunas, especialmente durante una pandemia”, dice Jaklenec.
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