Pequeña píldora motorizada administra una vacuna en el intestino de un ratón
Un dispositivo motorizado con una vacuna se impulsa a sí mismo a través del cuerpo del ratón y se adhiere a la pared del intestino. Reimpreso con permiso de X. Wei et al., “Micromotor biomimético permite la administración activa de antígenos para la vacunación oral” Nano Letters, doi:10.1021/acs.nanolett.8b05051, 2019. copyright 2019 American Chemical Society
Un nuevo tipo de vehículo para vacunas, este literalmente tiene un motor minúsculo, puede conducirse solo para los revestimientos mucosos de los intestinos de los ratones, lo que podría permitir una protección más amplia contra las infecciones, según un estudio publicado la semana pasada en Nano Letters.
Nanoengineers Liangfang Zhang y Joseph Wang de la Universidad de California, San Diego, se unieron para diseñar un dispositivo ingerible que puede navegar por el sistema digestivo de los roedores, adherirse al revestimiento de la mucosa del intestino y entregar su carga útil. Además de obviar la necesidad de inyecciones, dice el equipo, la vacuna motorizada puede tener otro beneficio crucial: su capacidad para construir mucosas…
La inmunidad de las mucosas es la primera línea de defensa de nuestro cuerpo, dice David Lo, un científico biomédico de la Universidad de California, Riverside, que ha estudiado las vacunas y la inmunidad de las mucosas. Sin embargo, casi no hay vacunas que tenemos en el mercado que realmente intenten inducir este tipo de respuesta. Simplemente le dice cuán primitivo es el desarrollo de la vacuna.
Las membranas mucosas se encuentran en tejidos como la nariz, los pulmones, la vagina y el tracto digestivo que están en contacto regular con el mundo exterior y los gérmenes que viven en él. . Las vacunas que se administran mediante inyecciones estimulan los anticuerpos en la sangre. Pero si una vacuna puede provocar una respuesta de anticuerpos en la membrana mucosa, estos anticuerpos podrían neutralizar una infección antes de que llegue a la sangre.
Para llevar una vacuna directamente a la membrana mucosa del intestino, el Los científicos querían crear un dispositivo motorizado que pudiera administrar activamente la inmunización, en lugar de esperar a que viajara pasivamente por el cuerpo. Así que crearon un pequeño dispositivo autopropulsado diseñado para transportar un patógeno bacteriano, Staphylococcus aureus, que es responsable de infecciones peligrosas resistentes a los antibióticos y actualmente no tiene vacuna. Comenzaron con micromotores hechos de magnesio y cubiertos con una capa de dióxido de titanio con un pequeño orificio en un lado que dejaba el magnesio expuesto. Recubrieron este motor con membranas de glóbulos rojos que expresan el patógeno. Otro recubrimiento ayudó a que el dispositivo se adhiriera a las paredes del intestino y otro más lo protegió del ambiente ácido del estómago. En conjunto, la máquina tiene el tamaño de un guisante.
Una vez que el dispositivo pasa por el estómago, la capa protectora se disuelve y el motor de magnesio ahora expuesto convierte el agua del cuerpo en burbujas de hidrógeno que escapan a través del agujero en el dióxido de titanio, impulsando el dispositivo y la bacteria hacia la pared del intestino. Allí, se adhiere y genera una respuesta inmune en la mucosa.
Este motor, tal como lo diseñamos, es ingerible. . . . Se degradará automáticamente por sí mismo en el tracto GI, sin dejar nada tóxico, dice Zhang. Es más como comida.
Primero, probaron el aparato en células in vitro, luego el equipo realizó experimentos en ratones. Después de alimentar a los animales con el dispositivo, los investigadores utilizaron técnicas de imagen y análisis de heces para estimar la intensidad de la respuesta inmune de los animales. Aquellos que habían recibido la vacuna usando el micromotor mostraron signos de una respuesta inmunológica significativamente mayor que aquellos que habían ingerido una pastilla sin el orificio que hace que el dispositivo se propulse.
Lo dice que el dispositivo hace todo. se suponía que debía hacerlo, pero, por supuesto, queda un largo camino por recorrer para demostrar que es la mejor manera de administrar ciertas vacunas.
El grupo ahora está trabajando para probar el sistema en animales modelos para ver si este aumento de la respuesta inmune se traduce en la prevención de enfermedades.
El concepto de los llamados inyectables digeribles está cobrando impulso en otros campos de la medicina. El mismo día de la semana pasada, los investigadores describieron en Science una pastilla que viaja a través del sistema digestivo hasta que se activa en el estómago. Allí, se adhiere al revestimiento del estómago gracias a una forma especializada similar a un caparazón de tortuga, mientras que un pequeño pinchazo administra la insulina. Inyectó con éxito el fármaco tanto en cerdos como en ratas.
El objetivo del equipo no era solo administrar insulina, sino crear un dispositivo que pudiera interactuar con el tejido de manera predecible y confiable cada vez, y así para eso, necesitábamos un dispositivo que pudiera autoorientarse y alinearse con el tejido, dice Carlo Giovanni Traverso, médico del Brigham and Womens Hospital y coautor del estudio.
Ambos dispositivos deberán ser probado en animales y humanos, no solo por su capacidad para generar una respuesta, sino también por su capacidad para tratar o proteger contra enfermedades. Además, deberán demostrar que pueden fabricarse de manera eficiente.
Traverso dice que espera que la píldora de insulina pueda usarse para administrar todo tipo de terapias biológicas y génicas. Y Wong y Zhang creen que su dispositivo micromotor eventualmente podría adaptarse para tratar los cánceres que se encuentran en los intestinos. Lo emocionante de esto es que agrega un componente muy dinámico y activo en el que los seres humanos nunca pensaron antes, dice Zhang. Cada vez hay más laboratorios que buscan dispositivos a escala nano y micro, y el uso de estos dispositivos para aplicaciones médicas activas en lugar de centrarse solo en la forma más convencional de administrar medicamentos.
A. Abramson et al., An ingerible self-orienting system for oral delivery of macromolecules, Science, 363:61115, 2019.
X. Wei et al., El micromotor biomimético permite la administración activa de antígenos para la vacunación oral, Nano Letters, doi:10.1021/acs.nanolett.8b05051, 2019.
Corrección (18 de febrero): El dispositivo de insulina se activa en el revestimiento del estómago, no en los intestinos, como informamos erróneamente. Y se probó en ratas, no en perros. El científico lamenta el error.
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