Investigadores del MIT, el Instituto Ragon del MGH, el MIT y Harvard han desarrollado una vacuna que induce una fuerte respuesta de anticuerpos contra el SARS-CoV-2 utilizando una partícula de administración similar a un virus hecha de ADN.

La vacuna, que ha sido probada en ratones, consta de una estructura de ADN con muchas copias de antígenos virales. La vacuna, llamada vacuna particulada, imita la estructura del virus. La mayor parte del trabajo anterior sobre vacunas particuladas se ha basado en estructuras proteicas, pero las proteínas utilizadas en estas vacunas a menudo generan respuestas inmunitarias innecesarias que distraen al sistema inmunitario de su objetivo.

En estudios en ratones, los investigadores encontraron que los andamios de ADN no inducían una respuesta inmune, lo que permitía al sistema inmunológico enfocar la respuesta de anticuerpos en el antígeno objetivo.

"Lo que encontramos en este trabajo es que el ADN no induce anticuerpos que distraigan la atención de la proteína en cuestión", afirmó Mark Bathe, profesor de bioingeniería en el MIT. "Es concebible que las células B y el sistema inmunológico estén completamente entrenados en el antígeno objetivo, y eso es exactamente lo que se desea: tener el sistema inmunológico enfocado con láser en el antígeno de interés".

Los investigadores dicen que este enfoque, que estimula fuertemente las células B, las células que producen anticuerpos, podría facilitar el desarrollo de vacunas contra virus difíciles de atacar, como el VIH, la influenza y el SARS-CoV-2. A diferencia de las células T estimuladas por otros tipos de vacunas, estas células B pueden durar décadas y brindar protección a largo plazo.

"Estamos interesados ​​en explorar si podemos permitir que el sistema inmunológico genere niveles más altos de inmunidad contra los patógenos contra los que protegen las vacunas tradicionales, como la influenza, el VIH y el SARS-CoV-2", dijo Daniel Ringwood, profesor asociado de la Facultad de Medicina de Harvard e investigador principal del Instituto Ragon. "Esta idea de desacoplar la respuesta a un antígeno objetivo de la propia plataforma es un truco inmunológico potencialmente poderoso que ahora podemos aprovechar para ayudar a mover estas decisiones de inmunología dirigida en una dirección más específica".

Bathe, Lingwood y Aaron Schmidt, profesor asociado de la Facultad de Medicina de Harvard e investigador principal del Instituto Ragon, son los autores principales del artículo, que se publicó hoy (30 de enero) en la revista Nature Communications. Los principales autores del artículo incluyen al ex postdoctorado del MIT Eike Christian Wamhoff, al postdoctorado del Instituto Ragon Larance Lonza, al ex estudiante graduado de Harvard Jared Feldman, al estudiante graduado del MIT Grant Knapp y al ex estudiante graduado de Harvard Blake Hauser.

Las vacunas particuladas suelen consistir en una nanopartícula proteica que es estructuralmente similar a un virus y puede transportar muchas copias de un antígeno viral. Esta alta densidad de antígenos produce una respuesta inmune más fuerte que las vacunas tradicionales porque el cuerpo la percibe como similar al virus real. Se han desarrollado vacunas de partículas contra algunos patógenos, incluidos la hepatitis B y el virus del papiloma humano, y se ha aprobado el uso de una vacuna de partículas contra el SARS-CoV-2 en Corea del Sur.

Estas vacunas son particularmente buenas para activar las células B, lo que hace que produzcan anticuerpos específicos contra los antígenos de la vacuna. "Muchas personas en el campo de la inmunología están muy interesadas en las vacunas de partículas porque pueden producir una fuerte inmunidad humoral, que es una inmunidad basada en anticuerpos, que es diferente de la inmunidad basada en células T, y las vacunas de ARNm parecen estimular la inmunidad de células T con más fuerza", dijo Bathe.

Sin embargo, un posible inconveniente de esta vacuna es que las proteínas utilizadas en los armazones a menudo estimulan al cuerpo a producir anticuerpos contra los armazones. Esto distrae al sistema inmunológico de generar una respuesta sólida como debería, dijo Bhatt.

"Neutralizar el virus SARS-CoV-2 requiere una vacuna que genere anticuerpos contra la porción del dominio de unión al receptor de la proteína de pico viral", dijo. "Cuando tales anticuerpos se muestran en partículas basadas en proteínas, el sistema inmunológico reconoce no sólo la proteína del dominio de unión al receptor, sino también todas las demás proteínas que no son relevantes para la respuesta inmune que está tratando de provocar".

Otro posible inconveniente es que si la misma persona recibe más de una vacuna transmitida por el mismo armazón proteico, como una vacuna contra el SARS-CoV-2 y luego una vacuna contra la gripe, es probable que su sistema inmunológico reaccione inmediatamente al armazón proteico porque ya está preparado para reaccionar. Esto puede debilitar la respuesta inmune al antígeno contenido en la segunda vacuna.

"Si se utilizaran partículas basadas en proteínas para inmunizar contra un virus diferente, como la influenza, entonces el sistema inmunológico se obsesionaría con el andamiaje proteico subyacente que ya ha visto y al que ha generado una respuesta inmune", dijo Bathe. "Esto podría reducir la calidad de la respuesta de anticuerpos del cuerpo al antígeno real".

Como alternativa, el laboratorio de Bathe ha estado desarrollando andamios fabricados con origami de ADN, un método que permite un control preciso de la estructura del ADN sintético y permite a los investigadores unir varias moléculas, como antígenos virales, en lugares específicos.

En un estudio de 2020, Bart y Darrell Irvine, profesor de bioingeniería y ciencia e ingeniería de materiales en el MIT, descubrieron que una estructura de ADN que portaba 30 copias de un antígeno del VIH podría generar una fuerte respuesta de anticuerpos en células B cultivadas en laboratorio. Esta estructura es la mejor opción para activar las células B porque es muy similar a la estructura de los virus a nanoescala, que muestran muchas copias de proteínas virales en sus superficies.

"Este método se basa en el principio básico del reconocimiento del antígeno de las células B, que es que si el antígeno se muestra en una matriz, puede promover la respuesta de las células B y aumentar la cantidad y calidad de la producción de anticuerpos", dijo Lingwood.

En el nuevo estudio, los investigadores cambiaron a un antígeno compuesto por la proteína de unión al receptor de la proteína de pico de la cepa original del SARS-CoV-2. Cuando inyectaron la vacuna a los ratones, descubrieron que desarrollaban altos niveles de anticuerpos contra la proteína de pico, pero no contra la estructura de ADN.

Por el contrario, las vacunas basadas en una proteína de andamio llamada ferritina y recubiertas con antígenos del SARS-CoV-2 produjeron muchos anticuerpos tanto contra la ferritina como contra el SARS-CoV-2.

"Las nanopartículas de ADN en sí mismas no son inmunogénicas", afirmó Lingwood. "El uso de una plataforma basada en proteínas generará respuestas de anticuerpos con títulos igualmente altos para la plataforma y el antígeno de interés, lo que complica la reutilización de la plataforma a medida que el cuerpo desarrolla una memoria inmune de alta afinidad sobre la misma".

Reducir estos efectos fuera del objetivo también podría ayudar a los científicos a lograr su objetivo de desarrollar una vacuna que induzca anticuerpos ampliamente neutralizantes contra cualquier variante del SARS-CoV-2 o incluso todos los coronavirus, el subgénero de virus que incluye el SARS-CoV-2 y los virus que causan el SARS y el MERS.

Con este fin, los investigadores están explorando si una estructura de ADN con múltiples antígenos virales diferentes unidos puede inducir anticuerpos ampliamente neutralizantes contra el SARS-CoV-2 y virus relacionados.

Fuente compilada: ScitechDaily