Muchas de las vacunas que se administran en la actualidad, como la de la hepatitis B o la de la tosferina, están formadas por fragmentos de proteínas víricas o bacterianas. Para ayudar a potenciar la respuesta del sistema inmunitario a esas proteínas, las vacunas suelen incluir otro tipo de moléculas denominadas adyuvantes, pero un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) ha demostrado ahora que otra clase de nanopartícula también puede provocar una fuerte respuesta inmunitaria en dosis más bajas.
Se trata de las nanopartículas organometálicas (MOF), que activa el sistema inmunitario innato -la primera línea de defensa del organismo contra cualquier patógeno- a través de unas proteínas celulares que se conocen como receptores tipo toll (TLRs). Todavía hace falta más trabajo para conseguir adaptar estas partículas para su uso como vacunas, pero el estudio realizado por los investigadores del MIT apunta a que ese tipo de estructura puede ser muy útil para lograr esa fuerte respuesta inmune. De momento, han demostrado su utilidad con ratones.
"Entender cómo el vehículo de administración del fármaco puede potenciar una respuesta inmunitaria adyuvante es algo que podría ser muy útil para diseñar nuevas vacunas", señala Ana Jaklenec, investigadora del Instituto Koch de Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y una de las autoras principales del citado estudio. Así, su equipo comprobó cómo esta nanopartícula MOF podía encapsular y liberar con éxito parte de la proteína espiga del SARS-CoV-2, así como actuar como adyuvante después de descomponerse dentro de las células.
"Entender cómo el vehículo de administración del fármaco puede potenciar una respuesta inmunitaria adyuvante es algo que podría ser muy útil para diseñar nuevas vacunas"
Los investigadores se centraron en una partícula denominada ZIF-8, formada a su vez por entre 100 y 200 nanopartículas. Y es que, a pesar de que ya estaba demostrado que podía potenciar significativamente las respuestas inmunitarias, no se sabía exactamente de qué manera activaba el sistema inmunitario. Para averiguarlo, el equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts creó una vacuna experimental, que, gracias al tamaño de las partículas ZIF-8, puede introducirse directamente en los ganglios linfáticos del organismo a través de células inmunitarias, como los macrófagos.
Una vez que las partículas entran en las células, se descomponen, liberando las proteínas víricas. Después, como se mencionaba anteriormente, los componentes imidazólicos activan los receptores tipo toll, que ayudan a estimular la respuesta inmunitaria innata. Los ratones vacunados con estas partículas generaron una respuesta mucho más fuerte a la proteína viral que los ratones que recibieron la proteína por sí sola: “No solo suministramos la proteína de forma más controlada a través de una nanopartícula, sino que pudimos lograr respuestas muy específicas a la proteína del Covid, y con un efecto de ahorro de dosis”.
"Las vacunas de subunidades existen desde hace mucho tiempo y suelen ser más baratas de producir, lo que facilita su acceso"
“El diseño de nuevas vacunas que utilicen nanopartículas con elementos químicos específicos que no sólo ayuden a la administración del antígeno, sino que también puedan activar vías inmunitarias concretas, puede aumentar su potencia”, explica Ana Jaklenec. "Las vacunas de subunidades existen desde hace mucho tiempo y suelen ser más baratas de producir, lo que facilita su acceso, sobre todo en tiempos de pandemia", insiste. Esto, recuerdan los investigadores, podría facilitar su distribución en todo el mundo, aunque todavía es necesario seguir trabajando para evaluar la seguridad de las partículas y su potencial de ampliación para la fabricación a gran escala.
“Si el ZIF-8 no se desarrolla como portador de vacunas, las conclusiones del estudio deberían servir de guía a los investigadores en el desarrollo de nanopartículas similares que pudieran utilizarse para administrar vacunas de subunidades”, afirma la experta, autora principal del estudio junto a Robert Langer, catedrático del Instituto Tecnológico de Massachusetts 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.
Su autora principal es la doctora Sahad AlSaiari, experta en Nanotecnología de la Biociencia y antigua postdoctorando del MIT, mientras que la investigación se pudo llevar a cabo gracias a las Becas Ibn Khaldun para mujeres de Arabia Saudí. También, en menor medida, con la financiación del Instituto Nacional del Cáncer de Estados Unidos, con el que el Instituto Tecnológico de Massachusetts suele trabajar estrechamente para algunos de sus proyectos de investigación.
NUEVOS TIPOS DE VACUNAS PARA EL FUTURO
Institucones como el MIT llevan años desarrollando vacunas experimentales que abren el camino a estos futuros formatos. A principios del mes de febrero, publicaron otro estudio sobre una vacuna que, utilizando una partícula de administración similar a un virus hecha de ADN, puede inducir una fuerte respuesta de anticuerpos contra el SARS-CoV-2. Al igual que la formada por nanopartículas organometálicas, esta solo ha sido testada en ratones.
También, en septiembre del año pasado, probaron la posibilidad de administrar un tipo de vacuna de ARN por vía intranasal, ya que inducía una fuerte respuesta inmune en comparación con la respuesta provocada por la vacunación intramuscular tradicional. “Con la vacunación intrasanal es posible matar al Covid en la membrana mucosa antes de que entre en tu cuerpo. Además, este tipo de vacunas intranasales son esencialmente más fáciles de administrar porque no requieren una inyección”, explicaba entonces Daniel Anderson, profesor del Departamento de Ingeniería Química del MIT.