Desarrollo de una vacuna a base de nanopartículas

Abstract

La vacunación junto con la potabilización del agua ha tenido un fuerte impacto en el crecimiento poblacional y han sido claves en el control de epidemias y pandemias. Sin embargo, el tiempo que insume el desarrollo de las vacunas es la limitante, ya que puede tardar años desde la descripción del inicio de la enfermedad hasta la obtención de una vacuna. En la actualidad, con el uso de nuevos conocimientos adquiridos a lo largo de todos estos años en la inmunología, como en otras ciencias biológicas, se logró avanzar a grandes pasos en el área de la vacunología. Además, con el desarrollo de nuevas tecnologías y nuevos materiales se lograron avances sustanciales en la biomedicina. Estos materiales pueden variar sus propiedades fisicoquímicas y biológicas cuando se cambia la escala y se trabaja en el orden de los nanómetros, lo cual ha sido explorado en los últimos años. De este modo, la nanotecnología ha tomado un rol muy importante dentro de la biomedicina, y en la vacunología en particular. Es así como las nanopartículas (Np), tanto metálicas como poliméricas, se encuentran en constante estudio descubriéndose nuevas propiedades y aplicaciones. En este Trabajo de Tesis Doctoral se abordó el estudio de nanopartículas poliméricas de polialilaminas (PAH) para la formulación de nuevos candidatos vacunales, ya que podrían tener el rol de protección de los componentes vacunales y de direccionamiento de los mismos hacia células, tejidos u órganos blanco. A partir del conocimiento de su comportamiento fisicoquímico, evaluamos la capacidad de las nanopartículas de interactuar con distintas células del sistema inmune, principalmente con células presentadoras de antígeno (CPA). Encontramos que las Np son internalizadas y localizadas en lisosomas luego de ser fagocitadas por células dendríticas (BMDC) o macrófagos (BMDM). A su vez encontramos que las CPA se activan (aumento en la expresión de CD86 y MHCII) e inducen la producción y secreción de la citoquina pro inflamatoria IL-1β. Estudios más profundos revelaron que estas Np activan la vía del inflamosoma NLRP3. Esto por sí solo demuestra que las Np tienen capacidad de activar la inmunidad innata y por lo tanto pueden actuar como un adyuvante en una formulación vacunal. Por otro lado, al estudiar sus propiedades como vehículo demostramos que tienen la capacidad de encapsular distintos antígenos proteicos y que mantienen su integridad cuando son administrados por vías mucosales. Finalmente, empleamos diferentes candidatos vacunales en modelos pre-clínicos en ratones y logramos confirmar que las Np se comportan adecuadamente como vehículo mucosal y sistémico, que protegen al inmunógeno y que además se comportan como un adyuvante mucosal. Nuestros resultados demostraron que las Np tienen capacidad de inducir la producción de anticuerpos IgG, con un perfil de activación inmune Th1-dependiente, y que promueven una respuesta inmune celular con expansión y activación de linfocitos T CD4 y CD8 productores de IFN-γ. Esta capacidad de aumentar la respuesta inmune humoral y celular específica la evidenciamos tanto por vía sistémica, como por vía mucosal. Además, cuando se emplearon estas Np en una formulación vacunal encontramos que generan memoria inmune a través de la inducción de linfocitos T de memoria efectores (CD62L-CD44+), memoria central (CD62L+CD44+) y residentes de tejido (TRM, CD45-CD69+CD62L-). Por lo tanto, un candidato vacunal formulado a base de estas Np reúne las propiedades centrales que debe tener una vacuna: activar la inmunidad específica, generar memoria y proteger al inmunógeno, principalmente en la vacunación mucosal. Sobre la base de estos hallazgos planteamos aplicar diferentes candidatos vacunales a base de Np para las siguientes situaciones: vacunas preventivas sistémicas o mucosales para procesos infecciosos (SARS-CoV-2 y Brucella) y vacunas terapéuticas mucosales para procesos no infecciosos (alergia alimentaria a proteína de leche de vaca). Por lo tanto, los resultados obtenidos en el siguiente trabajo nos permiten proponer a las Np como una nueva plataforma vacunal para ser aplicada en diferentes situaciones de salud animal y humana.