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El nuevo enfoque para la vacuna contra el cáncer: "¿Qué soldado quieres que ataque a tus células?"
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Vacunología racional

El nuevo enfoque para la vacuna contra el cáncer: "¿Qué soldado quieres que ataque a tus células?"

Un grupo de científicos ha desarrollado un innovador método que aumenta significativamente la eficacia de casi cualquier inyección. El objetivo de los investigadores es que sirva para todo tipo de tumores

Foto: Foto de archivo: EFE/Andre Coelho.
Foto de archivo: EFE/Andre Coelho.

Investigadores del Instituto Internacional de Nanotecnología (IIN) de la Universidad Northwestern han desarrollado una nueva forma de aumentar significativamente la potencia de casi cualquier vacuna. Los científicos utilizaron la química y la nanotecnología para cambiar la ubicación estructural de los adyuvantes y los antígenos dentro de una vacuna a nanoescala, lo que aumentó enormemente el rendimiento de la vacuna. El antígeno se dirige al sistema inmunitario, y el adyuvante es un estimulador que aumenta la eficacia del antígeno, según revela el estudio publicado en la revista Nature Biomedical Engineering.

"El trabajo demuestra que la estructura de la vacuna, y no solo sus componentes, es un factor crítico para determinar su eficacia", señala el investigador principal Chad A. Mirkin, director del IIN. "Dónde y cómo colocamos los antígenos y el adyuvante dentro de una misma arquitectura cambia notablemente la forma en que el sistema inmunitario la reconoce y procesa", explica.

Este nuevo énfasis en la estructura tiene el potencial de mejorar la eficacia de las vacunas convencionales contra el cáncer, que históricamente no han funcionado bien, apunta Mirkin, que también es catedrático de Química de la cátedra George B. Rathmann en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg y profesor de Medicina en la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern.

Foto: Las mortalidades de los cánceres han variado mucho. (iStock)

Hasta la fecha, el grupo de investigación ha estudiado el efecto de la estructura de las vacunas en el contexto de siete tipos distintos de cáncer, entre ellos el cáncer de mama triple negativo, el cáncer de cuello de útero inducido por el papilomavirus, el melanoma, el cáncer de colon y el cáncer de próstata, con el fin de determinar la arquitectura más eficaz para tratar cada enfermedad.

Las vacunas convencionales se mezclan

En la mayoría de las vacunas convencionales, el antígeno y el adyuvante se mezclan y se inyectan al paciente. No hay control sobre la estructura de la vacuna y, en consecuencia, el control sobre el tráfico y el procesamiento de los componentes de la vacuna es limitado. Por lo tanto, no hay control sobre la eficacia de la vacuna. En este sentido, Michelle Teplensky, una de las autoras del estudio, apunta a que "uno de los problemas de las vacunas convencionales es que, de esa mezcla, una célula inmunitaria puede captar 50 antígenos y un adyuvante, o un antígeno y 50 adyuvantes". "Pero debe haber una proporción óptima de cada uno que maximice la eficacia de la vacuna", añade la antigua asociada posdoctoral de Northwestern, que ahora es profesora adjunta en la Universidad de Boston.

placeholder Foto de archivo: EFE/Miguel Ángel Molina.
Foto de archivo: EFE/Miguel Ángel Molina.

Los ácidos nucleicos esféricos (SNA, por sus siglas en inglés) son la plataforma estructural –desarrollada por Mirkin– utilizada en esta nueva clase de vacunas modulares. Los SNA permiten a los científicos determinar exactamente cuántos antígenos y adyuvantes se administran a las células. Del mismo modo, permiten a los científicos adaptar la forma en que se presentan estos componentes de la vacuna y la velocidad a la que se procesan. Estas consideraciones estructurales, que influyen enormemente en la eficacia de las vacunas, se ignoran en gran medida en los enfoques convencionales.

Vacunología racional para su máxima eficacia

Este enfoque para controlar sistemáticamente la ubicación de antígenos y adyuvantes en arquitecturas modulares de vacunas fue creado por Mirkin, quien acuñó el término "vacunología racional" para describirlo. Se basa en el concepto de que la presentación estructural de los componentes de la vacuna es tan importante como los propios componentes a la hora de impulsar la eficacia.

"Las vacunas desarrolladas mediante vacunología racional administran la dosis precisa de antígeno y adyuvante a cada célula inmunitaria, de modo que todas estén igualmente preparadas para atacar a las células cancerosas", explica Mirkin, que también es miembro del Centro Oncológico Robert H. Lurie de la Universidad Northwestern. Si las células inmunitarias son soldados, una vacuna tradicional deja desarmadas a algunos, nuestra vacuna los arma a todos con una potente arma con la que acabar con el cáncer. ¿Qué soldados de las células inmunitarias quieres que ataquen a tus células cancerosas?", se pregunta retóricamente el investigador.

Construir una vacuna aún mejor

El grupo de investigación desarrolló una vacuna contra el cáncer que duplicaba el número de células T específicas de antígenos cancerígenos y aumentaba la activación de estas células en un 30% reconfigurando la arquitectura de la vacuna para que contuviera múltiples dianas que ayudaran al sistema inmunitario a encontrar las células tumorales.

Foto: Imagen de archivo. (Ana Beltrán)

Los científicos investigaron las diferencias en el reconocimiento de dos antígenos por el sistema inmunitario en función de su ubicación -en el núcleo o en el perímetro- de la estructura de la SNA. En el caso de un SNA con una colocación óptima, pudieron aumentar la respuesta inmunitaria y la rapidez con la que la nanovacuna desencadenaba la producción de citoquinas (una proteína de las células inmunitarias) para impulsar a las células T a atacar a las células cancerosas. Los científicos también estudiaron cómo afectaban las distintas colocaciones a la capacidad del sistema inmunitario para recordar al invasor, y si el recuerdo era a largo plazo.

"Dónde y cómo colocamos los antígenos y el adyuvante dentro de una misma arquitectura cambia notablemente la forma en que el sistema inmunitario lo reconoce y procesa", señala el investigador principal.

En este mismo sentido, Markin hace hincapié a El Confidencial: "El principio importante de la vacunología racional es que, independientemente de los componentes de la vacuna y de la enfermedad diana, la disposición adecuada de esos componentes siempre conducirá a un mejor resultado".

Hacia una vacuna contra todo tipo de cánceres

El director de la nueva investigación explica a este periódico que el objetivo es desarrollar no solo una vacuna "sino muchas adaptadas a tipos de cáncer y poblaciones específicas". "En algunos casos podemos tomar las células tumorales de un paciente, extraer las proteínas propias del cáncer y volver a empaquetarlas en forma de vacuna", añade.

Estas vacunas servirán para tratar cualquier tipo de cáncer, tanto tumores sólidos como patologías de sangre, "pero algunos tipos son más difíciles que otros", aclara. En la actualidad, el virus del papiloma humano (VPH) y el melanoma son los primeros objetivos "porque son los que han tenido más éxito".

placeholder Foto de archivo: EFE/Andre Coelho.
Foto de archivo: EFE/Andre Coelho.

"La importancia colectiva de este trabajo es que sienta las bases para desarrollar las formas más eficaces de vacuna para casi cualquier tipo de cáncer", apostilla Teplensky. "Se trata de redefinir cómo desarrollamos vacunas en todos los ámbitos, incluidas las destinadas a enfermedades infecciosas", agrega.

Mirkin, Teplensky y sus colegas ya habían demostrado la importancia de la estructura de la vacuna covid-19 creando vacunas que presentaban inmunidad protectora en el 100% de los animales contra una infección vírica letal.

Foto: La vacuna del covid-19 podría ser todavía más útil. (iStock)

"Pequeños cambios en la colocación del antígeno en una vacuna elevan significativamente la comunicación célula a célula, la comunicación cruzada y la sinergia celular", afirma Mirkin. "Los avances logrados en este trabajo proporcionan una vía para replantear el diseño de vacunas contra el cáncer y otras enfermedades en su conjunto".

Dos golpes para burlar al tumor

Los datos del estudio muestran que la unión de dos antígenos diferentes a una SNA con una cubierta de adyuvante fue el enfoque más potente para una estructura de vacuna contra el cáncer. Se produjo un aumento del 30% en la activación de células T antígeno-específicas y se duplicó el número de células T proliferantes en comparación con una estructura en la que los mismos dos antígenos estaban unidos a dos SNA separados. Estas nanoestructuras de SNA de ingeniería detuvieron el crecimiento tumoral en múltiples modelos animales.

"Es sorprendente", asegura Mirkin. "Al alterar la colocación de los antígenos en dos vacunas que son casi idénticas desde el punto de vista de la composición, el beneficio del tratamiento contra los tumores cambia drásticamente. Una vacuna es potente y útil, mientras que la otra es mucho menos eficaz".

Muchas vacunas actuales contra el cáncer están diseñadas para activar principalmente los linfocitos T citotóxicos, que son solo una de las defensas contra una célula cancerosa. Como las células tumorales están siempre mutando, pueden escapar fácilmente a esta vigilancia de las células inmunitarias, con lo que la vacuna se vuelve rápidamente ineficaz. Las probabilidades de que la célula T reconozca una célula cancerosa mutante son mayores si tiene más formas -múltiples antígenos- de reconocerla.

Foto: Resonancia magnética a color del cerebro humano. (iStock)

"Se necesita más de un tipo de célula T activada para poder atacar más fácilmente a una célula tumoral", sostiene Teplensky. "Cuantos más tipos de células tenga el sistema inmunitario para ir a por los tumores, mejor". Las vacunas compuestas por múltiples antígenos dirigidos a múltiples tipos de células inmunitarias son necesarias para inducir una remisión tumoral mejorada y duradera.

Otra ventaja del enfoque de la vacunología racional, especialmente cuando se utiliza con una nanoestructura como una SNA, es que resulta fácil alterar la estructura de una vacuna para ir tras un tipo diferente de enfermedad. Según Mirkin, basta con cambiar un péptido, un fragmento de una proteína cancerígena con un asa química que se "engancha" a la estructura, algo parecido a añadir un nuevo dije a una pulsera.

Investigadores del Instituto Internacional de Nanotecnología (IIN) de la Universidad Northwestern han desarrollado una nueva forma de aumentar significativamente la potencia de casi cualquier vacuna. Los científicos utilizaron la química y la nanotecnología para cambiar la ubicación estructural de los adyuvantes y los antígenos dentro de una vacuna a nanoescala, lo que aumentó enormemente el rendimiento de la vacuna. El antígeno se dirige al sistema inmunitario, y el adyuvante es un estimulador que aumenta la eficacia del antígeno, según revela el estudio publicado en la revista Nature Biomedical Engineering.

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