Vacunas nanométricas

Las células inmunes, marcadas con la proteína verde fluorescente, rodeadas de nanopartículas (rojo), después de que fueran inyectadas en la piel de un ratón. Foto: Peter DeMuth and James Moon

Artículo orginal publicado por Ann Trafton el 22 de febrero de 2011 en la web del MIT.

Nuevas nanopartículas del MIT podrían llevar a potentes vacunas para el VIH y otras enfermedades.

Los ingenieros del MIT han desarrollado un nuevo tipo de nanopartícula que podría llevar segura y efectivamente a vacunas para enfermedades tales como el VIH o la malaria.

Las nuevas partículas, descritas en el ejemplar del 20 de febrero de la revista Nature Materials, consisten en esferas adiposas concéntricas que pueden transportar versiones sintéticas de las proteínas normalmente producidas por los virus. Estas partículas sintéticas desatan una fuerte respuesta inmune – comparable a la producida por las vacunas de virus vivos – pero que deberían ser mucho más seguras, dice Darrell Irvine, autor del artículo y profesor asociado de ciencias de los materiales e ingeniería y de ingeniería biológica.

Tales partículas podrían ayudar a los científicos a desarrollar vacunas contra el cáncer, así como contra enfermedades infecciosas. En colaboración con científicos del Instituto de Investigación del Ejército Walter Reed, Irvine y sus estudiantes están poniendo ahora a prueba la capacidad de las nanopartículas de crear una vacuna experimental para la malaria en ratones.

Las vacunas protegen el cuerpo exponiéndolo a un agente infeccioso que provoca que el sistema inmune responda rápidamente cuando se encuentra de nuevo con el patógeno. En muchos casos, tales como con las vacunas de la polio y la viruela, se usa una forma muerta o incapacitada del virus. Otras vacunas, como la de la difteria, consisten en una versión sintética de una proteína u otra molécula que normalmente crea el patógeno.

Cuando se diseña una vacuna, los científicos tratan de provocar al menos una de las dos grandes respuestas inmunes del cuerpo humano: Las células T, que atacan a las células del cuerpo que han sido infectadas con un patógeno; o las células B, que secretan anticuerpos que tienen como objetivo virus o bacterias presentes en la sangre y otros fluidos corporales.

Para enfermedades en las que el patógeno tiende a permanecer en las células, como el VIH, se requiere una respuesta fuerte de un tipo de célula T conocida como célula T “asesina”. La mejor forma de hacer que estas células entren en acción es usar un virus muerto o incapacitado, pero no puede hacerse con el VIH debido a que es difícil hacer que el virus sea inocuo.

Para solventar el peligro de usar virus vivos, los científicos trataban en vacunas sintéticas para el VIH y otras infecciones virales tales como la hepatitis B. Sin embargo, estas vacunas, aunque más seguras, no generan una respuesta muy fuerte de las células T. Recientemente, los científicos han tratado de encapsular las vacunas en gotas adiposas llamadas liposomas, que podrían ayudar a mejorar la respuesta de las células T empaquetando las proteínas en una partícula similar a un virus. Sin embargo, estos liposomas tienen poca estabilidad en la sangre y fluidos corporales.

Irvine, miembro del Instituto David H. Koch para Investigación Integrativa del Cáncer, decidió basarse en la aproximación de los liposomas empaquetando muchas gotas juntas en esferas concéntricas. Una vez que se fusionan los liposomas, las paredes del liposoma adyacente quedan químicamente “grapadas” entre sí, haciendo que la estructura sea más estable y menos propensa a romperse demasiado pronto tras la inyección.  Sin embargo, una vez que las nanopartículas son absorbidas por una célula, se degradan rápidamente, liberando la vacuna y provocando la respuesta de las células T.

En pruebas con ratones, Irvine y sus colegas usaron las nanopartículas para llevar una proteína conocida como ovoalbúmina, una proteína del huevo comúnmente usada en estudios inmunológicos debido a que hay herramientas químicas disponibles para rastrear la respuesta inmune a esta molécula. Encontraron que tres inmunizaciones de dosis bajas de las vacunas producían una fuerte respuesta de las células T – tras la inmunización, hasta el 30 por ciento de las células T asesinas de los ratones eran específicas para la proteína de la vacuna.

Ésta es una de las respuestas de células T más fuertes generadas por una vacuna proteica, y comparable a las potentes vacunas virales, pero sin las preocupaciones de seguridad de los virus vivos, dice Irvine. Y aún más importante, las partículas también disparan una fuerte respuesta de los anticuerpos. Niren Murthy, profesor asociado del Instituto Tecnológico de Georgia, dice que las nuevas partículas representan “un avance bastante grande”, aunque dice que se necesitan más experimentos para demostrar que pueden disparar una respuesta inmune contra una enfermedad humana, en sujetos humanos. “Hay un potencial bastante definido que merece la pena explorar  con experimentos más caros y sofisticados”, comenta.

Además de los estudios de la malaria con científicos de Walter Reed, Irvine también está trabajando en el desarrollo de nanopartículas para vacunas contra el cáncer y el VIH. La traducción de esta aproximación al VIH se está haciendo en colaboración con colegas del Instituto Ragon del MIT, y los Hospitales Generales de Harvard y Massachusetts. El instituto, que patrocinó este estudio junto con la Fundación Gates, el Departamento de Defensa y el Instituto Nacional de Sanidad, se estableció en 2009 con el objetivo de desarrollar una vacuna para el VIH.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en MIT News, su autora es Anne Trafton.