Investigadores de la Universidad de Connecticut (UConn) han demostrado que una novedosa nanopartícula basada en proteínas puede hacer que las vacunas de ARNm sean más efectivas para combatir un patógeno problemático en pollos.
Mazhar Khan, profesor del Departamento de Patobiología y Ciencia Veterinaria; Challa V. Kumar, profesor emérito del Departamento de Química, y los estudiantes de posgrado Anka Rao Kalluri y Aseno Sakhrie colaboraron durante varios años y publicaron sus hallazgos en la revista Vaccines.El virus de la bronquitis infecciosa (VBI), un coronavirus de rápida propagación, es una preocupación importante para los avicultores en Estados Unidos y en todo el mundo. Los avicultores pierden millones cada año debido a esta enfermedad.
Actualmente, los agricultores utilizan vacunas vivas atenuadas o vacunas inactivadas para combatir el virus. Sin embargo, este tipo de vacunas presentan una serie de desafíos. El virus podría reactivarse, mutar o recombinarse para crear una cepa resistente a la vacuna o más grave. Estas vacunas también tienen una vida útil más corta y requieren compuestos adicionales, conocidos como adyuvantes, para ser efectivas.
Los investigadores de UConn han desarrollado una alternativa de vacuna de ARNm efectiva para el VBI. Al igual que las vacunas de ARNm humanas contra la COVID-19, las vacunas de ARNm no contienen ningún virus vivo. En cambio, el ARNm codifica una parte del código genético del virus, específicamente la proteína de la espícula que es responsable de desencadenar la respuesta inmunitaria y entrena al sistema inmunitario para que responda a la proteína.
A pesar de todo, las vacunas de ARNm aún tienen algunas limitaciones, principalmente su falta de estabilidad. Las vacunas se degradan rápidamente y necesitan mantenerse en entornos con temperatura controlada, lo que representa un desafío en las granjas avícolas.
En un avance clave, Khan y Sakhrie están utilizando una novedosa nanopartícula que protege el ARNm de una degradación rápida.
Esta partícula fue inventada por el grupo de investigación de Kumar para aplicaciones en biología. Fue Kumar quien convenció al equipo de trabajar en vacunas de ARNm, mucho antes de la llegada de las vacunas contra el COVID. Los primeros obstáculos fueron lograr una compleja eficiente de las nanopartículas con el ARNm objetivo. Kalluri resolvió este problema uniendo covalentemente grupos amina cargados positivamente a la partícula. Las partículas cargadas positivamente capturan el ARNm cargado negativamente y lo estabilizan. Sakhrie y sus colegas llevaron a cabo estudios celulares y animales detallados utilizando estos complejos de nanopartículas y ARNm.
"Este proyecto destaca cómo las colaboraciones en todo el campus están logrando un progreso rápido en la resolución de problemas científicos complejos", dijo Kumar.
Los grupos amino unidos a la superficie de la partícula no solo estabilizan el ARNm, sino que también lo protegen de la hidrólisis por nucleasas —enzimas que descomponen los ácidos nucleicos que forman el ADN y el ARN— en el cuerpo.
"La nanopartícula la mantendrá más estable y entregará la vacuna a las células donde expresará el ARNm deseado", explicó Sakhrie.
Las nanopartículas se elaboran modificando la albúmina de suero bovino, una proteína fácilmente disponible, económica y no tóxica que es un producto de desecho de la producción comercial de carne de res.
Los estudios del equipo han demostrado que los pollos vacunados con la vacuna de ARNm de nanopartículas mostraron un aumento de 1,000 veces en los anticuerpos contra el VBI en comparación con el grupo de control no vacunado. Su trabajo también ha demostrado que la actividad de las células inmunitarias aumentó en los pollos vacunados, lo que indica que la vacuna estimula todo el sistema inmunitario para combatir la infección.
Con estos resultados prometedores, los investigadores ahora están investigando un método de vacunación más efectivo.
Tradicionalmente, los avicultores necesitan inyectar individualmente a los pollitos con la vacuna, un proyecto que consume mucho tiempo para los granjeros y es estresante para los pollitos. El equipo está evaluando si, en cambio, la vacuna se puede administrar mediante un rocío sobre los pollitos. Esto permitiría a los granjeros vacunar grandes bandadas rápidamente y sin estrés para los animales.
Aquí tienes la traducción:
Si bien el VBI no es actualmente una preocupación para la salud humana, el uso de estas nanopartículas para mejorar la estabilidad de las vacunas de ARNm tiene el potencial de perfeccionar las vacunas humanas. En esencia, los investigadores podrían introducir el código genético de una enfermedad emergente en la plataforma de la vacuna de nanopartículas para desarrollar rápidamente una vacuna de ARNm efectiva. Esta tecnología de plataforma podría adaptarse a otros vectores de enfermedades en el futuro.
"Podemos usar la nanopartícula para vacunas humanas", afirmó Khan. "El tiempo para el desarrollo de vacunas es muy corto; solo necesitamos la secuencia específica del gen".
Los Servicios de Comercialización de Tecnología de UConn han presentado una solicitud de patente provisional para esta tecnología de nanopartículas.
