Un 'aerogel' inhalable cargado con ADN que codifica la proteína de punta SARS-CoV-2 induce con éxito una respuesta inmune contra COVID-19 en los pulmones de ratones, según una nueva investigación realizada en Penn State. El equipo dijo que su aerogel podría usarse para crear una vacuna inhalable que bloquee la transmisión del SARS-CoV-2 al evitar que el virus establezca una infección en los pulmones.
"Hay muchas ventajas potenciales de una formulación inhalable en comparación con una vacuna inyectable", dijo Atip Lawanprasert, estudiante graduado en ingeniería biomédica y autor principal del estudio, que se publicó recientemente en la revista Biomacromolecules . "Uno es evitar las agujas. Las vacunas inhalables podrían ayudar a aumentar la tasa de vacunación porque muchas personas temen las inyecciones. No importa cuán alta sea la eficacia de una vacuna, si las personas no la reciben, entonces se vuelve útil."
Scott Medina, profesor asistente de ingeniería biomédica de Penn State, agregó que las vacunas inhalables pueden ser más estables que las vacunas tradicionales.
"Es importante", dijo Medina, "las vacunas inhalables pueden inducir una respuesta de anticuerpos localmente en los pulmones, donde potencialmente pueden neutralizar y eliminar el virus antes de que infecte completamente al huésped y cause síntomas". Como por ejemplo la tos el cual es uno de los vehículos de transmisión usados por el COVID-19 para pasar de persona a persona, por lo que esto redundaría en reducir la cadena de contagios.
Por el contrario, Girish Kirimanjeswara, profesor asociado de ciencias veterinarias y biomédicas, explicó que las vacunas inyectables contra el COVID-19 inducen una respuesta inmunitaria sistémica, que es eficaz para combatir las infecciones por SARS-CoV-2, pero no tan potente como lo haría una vacuna inhalable. Ya que la primera actúa al detener la diseminación por todo el organismo de la infección, mientras que las inhalables actúan directamente en el sitio de entrada del virus en al cuerpo humano. "Las vacunas actuales no son muy buenas para prevenir la transmisión porque permiten que el virus se replique en el cuerpo, incluso por un período corto, y luego se transmita a otras personas", clarifica Kirimanjeswara. "Una vacuna inhalable provocaría inmunidad local en el sitio primario de infección, donde el SARS-CoV-2 podría neutralizarse y eliminarse rápidamente sin la respuesta inflamatoria característica de la vacunación sistémica".
Con anterioridad, este mismo equipo había desarrollado y patentado un material similar a un gel, llamado "aerogel", como vehículo para administrar antimicrobianos a los pulmones para tratar infecciones respiratorias bacterianas, en particular la tuberculosis.
“Cuando comenzó la pandemia, decidimos desarrollar una formulación inhalable para el COVID-19 combinando nuestro aerogel con un antígeno codificado por ácido nucleico, específicamente, el ADN que codifica las proteínas del SARS-CoV-2”, comenta Medina.
Los investigadores desarrollaron su formulación COVID-19, a la que llaman CoMiP (siglas en ingle para “partícula mimética de coronavirus”), para apuntar a los macrófagos alveolares, células inmunes en el tracto respiratorio que ingieren partículas extrañas.
Los macrófagos alveolares, son uno de nuestros principales defensores contra la infección viral puesto que sirven para presentar antígenos al resto del sistema inmunológico, representan objetivos atractivos para las vacunas inhalables porque abundan en los pulmones, e investigaciones previas ha sugerido que pueden ser importantes en la patogénesis temprana de COVID-19, etapa también es conocida como período latente, en el que el agente infeccioso se está desarrollando en el huésped sin que este último manifieste sintomatología alguna.
Los científicos creadores CoMiP lo diseñaron para que los macrófagos alveolares los ingieran rápidamente, después de lo cual los macrófagos interpretarían el antígeno viral y comenzarían a expresar las proteínas virales codificadas en el ADN.
"Esencialmente, estás engañando al macrófago para que interprete este material genetico y exprese esta proteína espiga extraña", dijo Medina. "Una vez que expresa la proteína extraña, se la muestra al resto del sistema inmunitario para que este pueda aprender a reconocer la proteína en caso de una infección por SARS-CoV-2", este es el mecanismo de acción e inmunización de toda vacuna.
Los investigadores trabajaron con los CoMiP primero en una fase de trabajos in vitro cuya finalidad fue optimizar la formulación de la dosis de estos. Luego pasaron a trabajar con ratones de laboratorio a los cuales se los inoculo con los CoMiP, y un posterior refuerzo de la vacuna a los 14 días; 30 días después de la vacunación estudios de laboratorio hechos a muestras de ratones inmunizados mostraron que estos presentaron un aumento significativo en la IgA total para los ratones vacunados con CoMiPs, pero la IgA dirigida específicamente a la proteína del pico del SARS-CoV-2 fue más baja de lo esperado por los investigadores. A lo que Medina comento “vimos que cuando los CoMiP se administraron al animal, vimos un aumento en los anticuerpos en el pulmón que pueden brindar cierta protección, pero no en la medida en que nos gustaría. Son datos alentadores, pero hay más optimización para ser hecho."
El equipo planea continuar investigando el uso de CoMiP para proteger contra COVID-19
Además, Kirimanjeswara señaló: "Las vacunas inhalables que bloquean la transmisión también se pueden traducir a muchos otros virus, como la gripe, por lo que nuestro CoMiP tiene el potencial de ser ampliamente aplicable".