Vacunas con ARN programable

Ingenieros del Instituto TecnolA?gico de Massachusetts (MIT), en Massachusetts, Estados Unidos, han desarrollado un nuevo tipo de vacuna fA?cilmente personalizable que puede ser fabricada en una semana, permitiendo desplegarse rA?pidamente en respuesta a los brotes de enfermedades. Hasta ahora han logrado diseA�ar vacunas contra el A�bola, la gripe H1N1 y el ‘Toxoplasma gondii’ (un pariente del parA?sito que causa la malaria), que son un cien por cien eficaces en las pruebas en ratones.

La vacuna consta de hebras de material genA�tico conocido como ARN mensajero, que puede diseA�arse para codificar cualquier proteA�na viral, bacteriana o parasitaria. Estas molA�culas son entonces empaquetadas en una molA�cula que proporciona el ARN a las cA�lulas, donde se traducen en proteA�nas que provocan una respuesta inmune del huA�sped. AdemA?s de dirigirse a las enfermedades infecciosas, los cientA�ficos estA?n utilizando este enfoque para crear vacunas contra el cA?ncer que enseA�en al sistema inmune a reconocer y destruir los tumores.

«Este enfoque de nanoformulaciA?n nos permite hacer vacunas contra nuevas enfermedades en sA?lo siete dA�as, con potencial para hacer frente a brotes repentinos o hacer modificaciones rA?pidas y mejoras», resalta el profesor asociado en el Departamento de IngenierA�a QuA�mica del MIT y miembro de Instituto Koch de InvestigaciA?n Integrativa del CA?ncer y el Instituto de IngenierA�a MA�dica y Ciencia (IMES, por sus siglas en inglA�s) del MIT Daniel Anderson, autor principal del artA�culo sobre el estudio que se ha publicado en ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’.

La mayorA�a de las vacunas tradicionales consisten en una forma inactivada de virus u otros agentes patA?genos y, por lo general, tardan mucho tiempo en fabricarse y para algunas enfermedades son demasiado arriesgadas. Otras vacunas consisten en proteA�nas producidas normalmente por el microbio, pero no siempre inducen una respuesta inmune fuerte, lo que requiere que los investigadores busquen un adyuvante (un producto quA�mico que mejora la respuesta).

Las vacunas ARN son atractivas debido a que inducen a las cA�lulas huA�sped a producir muchas copias de las proteA�nas que codifican, lo que provoca una reacciA?n inmune mA?s fuerte que si se suministran las proteA�nas por sA� solas. La idea de utilizar las molA�culas de ARN mensajero como vacunas surgiA? hace alrededor de unos 30 aA�os, pero uno de los principales obstA?culos ha sido encontrar una manera segura y eficaz de liberarlas.

El coautor Omar Khan, del Instituto Koch, decidiA? empaquetar vacunas de ARN en una nanopartA�cula hecha de una molA�cula ramificada conocida como dendrA�mero. Una ventaja clave de este material es que los investigadores pueden darle una carga positiva temporal, lo que permite formar asociaciones cercanas con ARN que estA? cargado negativamente. Khan tambiA�n puede controlar el tamaA�o y el patrA?n de la estructura final.

Mediante la inducciA?n de la estructura de dendrA�mero-ARN para que se doblara sobre sA� misma muchas veces, Khan generA? partA�culas de vacunas esfA�ricas con un diA?metro de unos 150 nanA?metros. Esto las hace de un tamaA�o similar al de muchos virus, lo que permite que las partA�culas entren en las cA�lulas mediante la explotaciA?n de las mismas proteA�nas de superficie que emplean los virus para este propA?sito.

Mediante la personalizaciA?n de las secuencias de ARN, los investigadores pueden diseA�ar vacunas que produzcan casi cualquier proteA�na que quieran. Las molA�culas de ARN tambiA�n incluyen instrucciones para la amplificaciA?n del ARN, por lo que la cA�lula producirA? aA?n mA?s de la proteA�na.

La vacuna estA? diseA�ada para ser suministrada mediante inyecciA?n intramuscular, que es fA?cil de administrar. Una vez que las partA�culas entran en las cA�lulas, el ARN se traduce en proteA�nas que se liberan y estimulan el sistema inmune. De manera significativa, las vacunas eran capaces de estimular ambos brazos del sistema inmune: una respuesta de las cA�lulas T y una respuesta de los anticuerpos.

Los investigadores tambiA�n creen que sus vacunas serA�an mA?s seguras que las vacunas de ADN, otra alternativa que los cientA�ficos estA?n llevando a cabo, porque a diferencia del ADN, el ARN no puede integrarse en el genoma del huA�sped y causar mutaciones.

«La opciA?n de crear rA?pidamente una formulaciA?n totalmente sintA�tica que pueda ser eficaz como una vacuna es una aportaciA?n importante a las actuales estrategias de vacunas disponibles», aA�ade Hidde Ploegh, profesor de BiologA�a del MIT, miembro del Instituto Whitehead y autor del artA�culo, para quien serA? importante evaluar la seguridad y el coste.

La capacidad de diseA�ar y fabricar estas vacunas podrA�a ser especialmente beneficiosa para la lucha contra la gripe, ya que el mA�todo de fabricaciA?n de vacunas contra la gripe mA?s comA?n, que requiere que los virus se puedan cultivar en el interior de huevos de gallina con rapidez, lleva meses. Esto significa que cuando aparece una cepa inesperada de la gripe, como la H1N1 causante de la pandemia de 2009, no haya manera de producir rA?pidamente una vacuna en contra de ella.