Investigadores del MIT desarrollaron nanopartículas que mejoran la entrega de vacunas de ARNm, logrando respuestas inmunitarias efectivas con dosis hasta 100 veces menores, lo que podría reducir costos y efectos secundarios.
Un nuevo avance en la entrega de vacunas de ARNm ha sido desarrollado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), lo que podría aumentar la efectividad de estas vacunas y, al mismo tiempo, reducir sus costos. En experimentos realizados con ratones, el equipo demostró que una vacuna contra la gripe administrada mediante un nanopartícula lipídica innovadora generó una respuesta inmune comparable a la obtenida con nanopartículas aprobadas por la FDA, pero utilizando aproximadamente 1/100 de la dosis habitual.
“Uno de los desafíos con las vacunas de ARNm es el costo”, afirma Daniel Anderson, profesor en el Departamento de Ingeniería Química del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer y del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia (IMES). “Cuando consideras el costo de fabricar una vacuna que pueda ser distribuida ampliamente, realmente puede acumularse. Nuestro objetivo ha sido crear nanopartículas que ofrezcan una respuesta vacunal segura y efectiva, pero a una dosis mucho más baja”.
Aunque los investigadores emplearon sus partículas para administrar una vacuna contra la gripe, también podrían aplicarse a vacunas contra Covid-19 y otras enfermedades infecciosas.
Para proteger las vacunas de ARNm de la degradación tras la inyección, estas se encapsulan dentro de una nanopartícula lipídica (LNP). Estas esferas grasas facilitan que el ARNm ingrese a las células, donde puede ser traducido en fragmentos proteicos de patógenos como el virus de la gripe o el SARS-CoV-2.
En este estudio reciente, el equipo del MIT se propuso desarrollar partículas capaces de inducir una respuesta inmune efectiva a dosis inferiores a las utilizadas actualmente para las vacunas contra Covid-19. Esto no solo podría reducir los costos por dosis, sino también minimizar los efectos secundarios potenciales.
Las LNP suelen estar compuestas por cinco elementos: un lípido ionizable, colesterol, un fosfolípido auxiliar, un lípido de polietileno glicol y ARNm. En esta investigación, los científicos se centraron en el lípido ionizable, que desempeña un papel crucial en la eficacia de la vacuna.
Los investigadores diseñaron una biblioteca de nuevos lípidos ionizables basándose en estructuras químicas que podrían mejorar la eficiencia en la entrega. Estos incluían estructuras cíclicas que ayudan a potenciar la entrega del ARNm y grupos químicos llamados ésteres, que podrían mejorar su biodegradabilidad.
Tras crear y evaluar múltiples combinaciones en ratones para identificar cuál podía entregar más eficazmente el gen para luciferasa, proteína bioluminiscente, seleccionaron su mejor partícula y generaron nuevas variantes para realizar otra ronda de pruebas. De estos ensayos surgió una LNP denominada AMG1541, destacando por su capacidad superior para superar barreras durante el proceso de entrega.
Una ventaja adicional es que los grupos éster presentes permiten que las partículas sean degradables después de haber entregado su contenido. Esto facilita su eliminación rápida del organismo, lo cual podría disminuir los efectos secundarios asociados a las vacunas.
Para demostrar las posibles aplicaciones del AMG1541, los investigadores utilizaron esta LNP para administrar una vacuna contra la gripe en ratones. Compararon su efectividad con otra vacuna elaborada con un lípido llamado SM-102, aprobado por la FDA y utilizado por Moderna en su vacuna contra Covid-19.
Los resultados mostraron que los ratones vacunados con las nuevas partículas generaron la misma respuesta anticuerpos que aquellos vacunados con SM-102, pero solo requirieron 1/100 de la dosis. “Es casi cien veces menos dosis, pero se generan los mismos anticuerpos; esto puede reducir significativamente el costo”, comenta Arnab Rudra, uno de los autores principales del estudio.
A medida que continúan sus investigaciones, los científicos destacan que estas LNP son más eficaces al dirigirse a células inmunitarias críticas llamadas células presentadoras de antígenos. Estas células descomponen antígenos extraños y los presentan en sus superficies para activar otros tipos celulares inmunitarios como B y T.
La nueva tecnología podría facilitar a los desarrolladores adaptar rápidamente las vacunas contra diferentes cepas del virus gripal circulantes cada invierno. “Con las vacunas tradicionales contra la gripe, deben comenzar a fabricarse casi un año antes”, explica Kaelan Reed. “Con ARNm, puedes empezar a producirlas mucho más tarde en la temporada y obtener una estimación más precisa sobre qué cepas estarán circulando”.
Además, estos avances pueden extenderse a otras enfermedades infecciosas como Covid-19 o VIH. Según Akash Gupta, otro investigador principal: “Hemos descubierto que funcionan mucho mejor que cualquier cosa reportada hasta ahora. Por eso creemos que nuestras plataformas LNP podrían utilizarse para desarrollar vacunas para diversas enfermedades”.
Este proyecto ha recibido financiación por parte de Sanofi, los Institutos Nacionales de Salud (NIH), el Centro Marble para Nanomedicina Oncológica y la subvención principal del Instituto Koch proveniente del Instituto Nacional del Cáncer.