Inmovilizan antígenos en los gránulos de almidón

Con gran potencial como vehículo y adyuvante para la administración de vacunas contra enfermedades humanas y animales

El grupo de investigación de la doctora Romina Rodríguez —de la UNAM— ha trabajado en el desarrollo de un sistema de inmovilización de antígenos sobre partículas de almidón, que sirve de vehículo y adyuvante en vacunas contra enfermedades infecciosas.

Este sistema, patentado por la investigadora del Instituto de Investigaciones Biomédicas, también con potencial para la administración de péptidos, o cualquier molécula bioactiva, es distinto a otros sistemas de transporte y liberación de moléculas.

Es un sistema constituido por partículas naturales y un tallo de inmovilización obtenido de un lactobacilo que en condiciones naturales forma parte de una enzima que se une al sustrato almidonoso presente en el medio donde crece el microorganismo.

Con este desarrollo biotecnológico se inmovilizan las proteínas recombinantes, que son quimeras entre el antígeno y el tallo y que se obtienen por clonación. Es decir, estas son proteínas nuevas que no existen como tal en la naturaleza.

Partículas grado reactivo

Las gránulos que usamos como vehículo son “partículas grado reactivo”, aclara la doctora Silvia Andrea Moreno Mendieta, Catedrática CONACyT comisionada en el laboratorio de la doctora Rodríguez para investigar las propiedades inmunoestimulantes y usos de estas partículas como vehículo de antígenos y adyuvante.

Por lo tanto, dice la doctora Moreno, “su grado de pureza, presentación y la forma de exposición a ellas con el sistema vacunal es totalmente diferente a como las recibimos diariamente en la alimentación a partir de las fuentes botánicas naturales como el maíz, la papa, la cebada o el arroz”.

Sus propiedades y características fisicoquímicas como tamaño, forma y carga son diferentes de las micropartículas sintetizadas no solo porque las fuentes vegetales son variadas, sino porque son partículas que no están sometidas a ningún procesamiento físico o químico drástico para inmovilizar las proteínas de nuestro interés.

En al menos un 98% estas partículas son polisacáridos, lo cual es de sumo interés e importancia para el grupo, pues se sabe que los polisacáridos modificadores de la respuesta inmune por excelencia son los beta glucanos, presentes en microorganismos como hongos, levaduras y algunas bacterias.

Sin embargo, para los alfa glucanos como los almidones esta propiedad no se ha descrito tan detalladamente y ha sido limitada para los alfa glucanos solubles purificados de extractos de plantas medicinales tradicionales de China e India, con propiedades anti cancerígenas, antiinflamatorias y antioxidantes.

Estos antecedentes y nuestras observaciones en los ensayos que hemos realizado, demandan nuestro esfuerzo para esclarecer los mecanismos moleculares involucrados en el reconocimiento de estas partículas por parte de las células del sistema inmune y su activación subsecuente. De esta forma nos proponemos contribuir a la generación de nuevo conocimiento necesario para mejorar y ampliar las aplicaciones de estas partículas para la administración de moléculas bioactivas, dice la Catedrática.

La prueba de Concepto

Nuestro equipo —apunta la doctora Moreno— ha realizado pruebas inmunizando ratones sanos con proteínas de Clostridium tetani, Mycobacterium tuberculosis y Entamoeba histolytica, entre otros, por las vías oral y nasal, demostrando la utilidad del sistema para inducir una respuesta inmune de anticuerpos específica para los antígenos administrados.

Un siguiente paso consistió en determinar la efectividad del sistema en un modelo experimental de tuberculosis, para lo cual las doctoras Moreno y Rodríguez colaboran estrechamente con el doctor Rogelio Hernández Pando, del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán.

Ratones que recibieron la vacuna BCG fueron reforzados por la vía intranasal con el sistema particulado un mes después de la vacunación. Al siguiente mes los animales fueron retados con micobacterias de distinto nivel de virulencia y al cabo de dos meses se pudo confirmar que los animales que recibieron el refuerzo con el sistema particulado tuvieron una mayor protección en comparación con los animales que sólo recibieron la vacuna. Utilizando a las partículas no como refuerzo sino como adyuvante de la vacuna BCG por vía subcutánea, el grupo también confirmó un aumento de la eficacia protectora de la vacuna.

En la actualidad, señala la doctora Moreno, uno de nuestros objetivos es caracterizar el mecanismo inmunoestimulante del sistema, tanto in vitro como in vivo, y determinar qué células y receptores del sistema inmune están involucrados en esta respuesta, para lo cual el trabajo de nuestros estudiantes de posgrado es muy importante.

Ventajas del objetivo

— ¿El objetivo del grupo es obtener vacunas más efectivas?
Se buscan vacunas de nueva generación, que no estén preparadas con los microorganismos completos y que idealmente puedan administrarse vía mucosas, que es la vía por donde entran de manera natural los microorganismos patógenos.

Las vacunas administradas por esta vía ofrecen muchas ventajas. No sólo se puede inducir una respuesta inmune protectora a nivel sistémico y local sino que se evita el uso de dispositivos y agujas, así como de personal capacitado para su aplicación. Además, se aumentaría el apego de la gente a los esquemas de vacunación o tratamiento.

Nuestro sistema no sólo tiene potencial como vehículo y adyuvante para vacunas de subunidades contra enfermedades infecciosas, sino también como inmunoestimulante que puede incluirse en esquemas de inmunoterapia con péptidos, fármacos u otras moléculas, apunta Moreno Mendieta.

Básicamente tenemos nuestra prueba de concepto. El reto ahora es ampliar nuestra investigación en otros modelos animales, ya que solo se ha probado en animales de laboratorio y continuar con las fases de investigación que nos lleven finalmente a demostrar la seguridad y eficacia del sistema.

Ensayos en animales

El sistema vacunal podría tener aplicación antes en animales que en humanos. “Puede ser que lleguemos más rápido a su uso veterinario” comenta la doctora Moreno. Hay muchas enfermedades infecciosas de los animales en sistemas de producción como los rumiantes, porcinos o aves que necesitan con urgencia vacunas más efectivas para el control de infecciones que causan importantes pérdidas económicas. Si bien hay vacunas comerciales, éstas son preparadas con los microorganismos completos; algunas utilizan adyuvantes que causan reacciones adversas y ninguna hasta el momento permite el control absoluto de las enfermedades infecciosas específicas de cada animal.

Es por esto que dentro de los objetivos del proyecto de Cátedra de las doctoras Rodríguez y Moreno está investigar la utilidad de su sistema en animales de producción, para lo cual establecieron las bases de colaboración con académicos y estudiantes de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia.

Abanico potencial

Finalmente, la doctora Moreno reitera que la búsqueda de alternativas competitivas en vacunación, específicamente en vacunas de subunidades es muy importante. “El sistema con el que trabajamos tiene características deseables para la obtención de vacunas más seguras, más fáciles de obtener y preparar, así como de administrar”. Otra ventaja: la proteína se podría conservar seca a temperatura ambiente, sin necesidad de cadena de frío.

Esta posibilidad, que ya evalúan en el grupo de la doctora Rodríguez, sería una contribución adicional “porque no hay vacunas que puedan estar fuera de la cadena de frío para su conservación”.

Su potencial es un abanico de posibilidades de aplicación: son muchas las moléculas que podemos utilizar y no solo para vacunación sino también para tratamiento, por lo que los estudiantes de la doctora Romina Rodríguez adelantan estudios en otros modelos de enfermedad como el cáncer.

En fin, es un sistema que puede “trabajar con cualquier proteína recombinante y eso incluye obviamente a las proteínas de microorganismos causantes de enfermedades emergentes y urgentes como la Covid-19”.

(Con información de Gaceta UNAM)