El ‘aerogel’ inhalable desencadena inmunidad al COVID-19 en ratones, puede bloquear la transmisión
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Un «aerogel» inhalable cargado con ADN que codifica para la proteína de punta del SARS-CoV-2 induce con éxito una respuesta inmune contra COVID-19 en los pulmones de ratones, según una nueva investigación realizada en la Universidad Estatal de Pensilvania. El equipo de investigación 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 no es útil .»
Scott Medina, profesor asistente de ingeniería biomédica, Penn State, agregó que las vacunas inhalables pueden ser más estables que las vacunas tradicionales.
«Es importante», dijo Medina, «las vacunas inhalables las vacunas pueden inducir una respuesta de anticuerpos localmente en los pulmones, donde potencialmente puede neutralizar y eliminar el virus antes de que infecte completamente al huésped y cause síntomas».
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 sería una vacuna inhalable para detener la infección en el lugar de entrada del virus en el cuerpo.
«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», dijo 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».
Anteriormente, el equipo había desarrollado y patentó un material similar a un gel, llamado «aerogel», como vehículo para administrar antimicrobianos a los pulmones para tratar infecciones respiratorias bacterianas, particularmente tuberculosis.
«Cuando comenzó la pandemia, decidimos desarrollar un formulación inhalable para COVID-19 mediante la combinación de nuestro aerogel con un antígeno específicamente codificado por ácido nucleico, ADN que codifica las proteínas SARS-CoV-2», dijo Medina.
Los investigadores desarrollaron su formulación COVID-19, que llaman CoMiP (partícula mimética de coronavirus), para atacar las células inmunes de los macrófagos alveolares en el tracto respiratorio que ingieren partículas extrañas.
«Los macrófagos alveolares representan objetivos atractivos para las vacunas inhalables porque son abundantes dentro del pulmones, y la evidencia previa ha sugerido que pueden ser importantes en la patogénesis temprana de COVID-19», dijo Medina.
Específicamente, explicó, los macrófagos alveolares pueden ser una de las primeras células en infectarse por SARS- CoV-2 cuando se inhala el virus.
“Los macrófagos alveolares son uno de nuestros defensores clave contra la infección viral porque sirven para presentar antígenos al resto del sistema inmunológico”, dijo Medina.
Los científicos diseñaron sus CoMiP 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.
«Básicamente, está engañando al macrófago en la interpretación de este ADN y la expresión de 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».
En el En el laboratorio, cuando los científicos incubaron sus CoMiP con células diseñadas para imitar las células inmunitarias alveolares ingenuas, descubrieron que los macrófagos internalizaban fácilmente los CoMiP. A continuación, optimizaron la formulación de los CoMiP para identificar la dosis máxima segura en células in vitro. Descubrieron que >80 % de las células seguían siendo viables con una dosis de 0,01 mg/ml.
Para probar la eficacia de la vacuna CoMiP, el equipo inmunizó ratones a través de una instalación intranasal de la vacuna, seguida de una dosis de refuerzo dos semanas después. A continuación, recogieron muestras de suero de los animales los días 14 y 28 después de la vacunación y el refuerzo, respectivamente. Analizaron estas muestras en busca de respuestas inmunitarias sistémicas y no encontraron cambios estadísticamente significativos en los niveles de anticuerpos sistémicos entre los animales tratados con CoMiP y los animales de control en cualquiera de los puntos de muestreo.
Para explorar las respuestas inmunitarias de la nariz, la garganta y los pulmones, el Los investigadores recogieron muestras de ratones inmunizados 30 días después de la vacunación para evaluar las diferencias en los anticuerpos IgA de la mucosa pulmonar específicos de la proteína pico y totales. Encontraron un aumento significativo en la IgA total para los ratones vacunados con CoMiP, pero la IgA dirigida específicamente a la proteína del pico del SARS-CoV-2 fue más baja de lo esperado para los animales vacunados.
«En la mesa de trabajo, fuera de el animal, vimos bastante buena expresión de las proteínas», dijo Medina. «Y luego, 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 el COVID-19
Además, señaló Kirimanjeswara, «las vacunas inhalables que bloquean la transmisión también se pueden traducido a muchos otros virus, como la gripe, por lo que nuestro CoMiP tiene el potencial de ser ampliamente aplicable».
Otros autores del artículo incluyen a Andrew W. Simonson, becario postdoctoral de la Universidad de Pittsburgh; Sarah E. Sumner, estudiante de posgrado en ciencias biomédicas y veterinarias, Penn State; McKayla J. Nicol, estudiante de posgrado en ciencias veterinarias y biomédicas, Penn State; y Sopida Pimcharoen, estudiante de pregrado en ingeniería biomédica, Penn State.
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Repensar la entrega tradicional de vacunas en respuesta a los coronavirus Más información: Atip Lawanprasert et al, Inhalable SARS-CoV-2 Mimetic Particles Induce Pleiotropic Antigen Presentation, Biomacromolecules (2022) . DOI: 10.1021/acs.biomac.1c01447 Información de la revista: Biomacromolecules
Proporcionado por la Universidad Estatal de Pensilvania Cita: El ‘aerogel’ inhalable desencadena inmunidad a la COVID-19 en ratones , puede bloquear la transmisión (2022, 16 de marzo) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-inhalable-aerogel-triggers-immunity-covid-.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.