Vacunas inyectables 3D podrían combatir el cáncer y enfermedades infecciosas

Nuevos hallazgos muestran que biomateriales programables se pueden entregar mediante una inyección por aguja para inducir una respuesta inmune y combatir enfermedades mortales. Sus hallazgos se han publicado en la revista Nature Biotechnology

Una de las razones por las que el cáncer es tan letal es que puede evadir el ataque del sistema inmunológico del cuerpo, lo que permite a los tumores florecer y extenderse. Con  la inmunoterapia los científicos pueden tratar de inducir al sistema inmunológico para que entre en modo de ataque para combatir el cáncer y para construir una resistencia inmune duradera a las células cancerosas. Ahora, los investigadores del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard muestran una inyección no quirúrgica de biomaterial programable que agrupa en una estructura 3D in vivo que podría luchar espontáneamente e incluso ayudar a prevenir el cáncer y también las enfermedades infecciosas como el VIH. 

"Podemos crear estructuras 3D con una entrega mínimamente invasiva para enriquecer y activar las células inmunes del huésped para apuntar y atacar las células dañinas in vivo”, dijo el autor principal del estudio David Mooney.

Estructuras similares a varillas biodegradables diminutas hechas de sílice, conocidas como barras de sílice mesoporosos (MSR), se pueden cargar con componentes biológicos y químicos de drogas y luego entregar por aguja justo debajo de la piel. Las varillas se ensamblan espontáneamente en el lugar de la vacunación para formar un andamio tridimensional. Los espacios porosos en la pila de MSR son lo suficientemente grandes como para llenar el depósito de células dendríticas, que son las células “de vigilancia” que controlan el cuerpo y desencadenan una respuesta inmune cuando se detecta una presencia nociva.

"Partículas de sílice mesoporosos de tamaño nanométrico ya se han establecido como útiles para la manipulación de células individuales desde el interior, pero esta es la primera vez que las partículas más grandes, en el intervalo de tamaño de micras, se utilizan para crear un andamio 3D in vivo que puede reclutar y atraer a decenas de millones de células inmunes”, dijo el co-autor principal Jaeyun Kim, Ph.D., profesor asistente de ingeniería química en la Universidad de Sungkyunkwan y ex Wyss Institute Postdoctoral Fellow.

Sintetizado en el laboratorio, los MSR se construyen con agujeros pequeños, conocidos como nanoporos, en el interior. Los nanoporos pueden rellenarse con citoquinas específicas, oligonucleótidos, grandes antígenos de proteína, o cualquier variedad de fármacos de interés para permitir que un gran número de posibles combinaciones para tratar una variedad de infecciones.

"A pesar de que en este momento nos estamos centrando en el desarrollo de una vacuna contra el cáncer, en el futuro podríamos ser capaces de manipular el tipo de células dendríticas u otros tipos de células inmunes para ser reclutados al cadalso 3D mediante el uso de diferentes tipos de citocinas liberadas por las MSR", dijo el co-autor principal Aileen Li. "Al ajustar las propiedades de superficie y tamaño de poro de los MSR, y por lo tanto controlar la introducción y la liberación de diversas proteínas y drogas, podemos manipular el sistema inmunológico para tratar múltiples enfermedades."

Una vez que el andamio 3D ha reclutado células dendríticas del cuerpo, los medicamentos contenidos en los MSR son liberados, disparando su gatillo de “vigilancia” e iniciando una respuesta inmune. Las células dendríticas activadas salen del andamio y viajando hacia los ganglios linfáticos, donde activan su alarma y dirigen el sistema inmunológico del cuerpo para atacar las células específicas, como las células cancerosas. En el sitio de la inyección, los MSRs se biodegradan y se disuelven de forma natural dentro de unos pocos meses.

Hasta ahora, los investigadores sólo han probado la vacuna 3D en ratones, y han encontrado que es altamente eficaz. Un experimento mostró que el andamio 3D inyectable reclutó y atrajo a millones de células dendríticas en un ratón huésped, antes de la dispersión de las células a los ganglios linfáticos y desencadenando una respuesta inmune potente.

Las vacunas se fabrican fácil y rápidamente, de manera que podrían potencialmente estar disponibles muy rápidamente frente a una enfermedad infecciosa emergente. ”Anticipamos que las vacunas 3D podrían ser ampliamente útil para muchos entornos, y dada su naturaleza inyectable también las haría fáciles de administrar, tanto dentro como fuera de una clínica”, dijo Mooney.

El método podría incluso ser utilizado preventivamente mediante la construcción de la resistencia inmune del cuerpo antes de una infección.

"Inmunoterapias inyectables que utilizan biomateriales programables como un poderoso vehículo para ofrecer un tratamiento específico y de cuidado preventivo podría ayudar a combatir una amplia gama de infecciones mortales, incluidos asesinos internacionales comunes como el VIH y el ébola, así como el cáncer", dijo Donald Ingber, director del Instituto, quien también es profesor en la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital Infantil de Boston, y profesor de Bioingeniería en SEAS Harvard.

"Estas vacunas inyectables 3D ofrecen una forma mínimamente invasiva y escalable para ofrecer terapias que funcionan imitando la propia poderosa respuesta inmune del organismo en enfermedades que previamente han sido capaces de eludir la detección inmune".