Stanford desarrolla una vacuna de nanopartículas de dosis única para COVID-19

Una visualización esquemática de la nanopartícula de ferritina con proteínas de punta de coronavirus acortadas, que es la base de una vacuna candidata contra el SARS-CoV-2 de Stanford. Crédito: Duo Xu

Antes de la pandemia, el laboratorio del bioquímico Peter S. Kim de la Universidad de Stanford se centró en desarrollar vacunas contra el VIH, el ébola y la gripe pandémica. Pero, a los pocos días de cerrar el espacio de laboratorio de su campus como parte de las precauciones contra el COVID-19, dirigieron su atención a una vacuna para el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19. Aunque el coronavirus estaba fuera del área de especialización específica del laboratorio, ellos y sus colaboradores lograron construir y probar una vacuna candidata prometedora.

«Nuestro objetivo es hacer una vacuna de una sola inyección que no requiera una cadena de frío para su almacenamiento o transporte. Si tenemos éxito en hacerlo bien, también debería ser barata», dijo Kim, quien es la Virginia y DK Ludwig Profesor de Bioquímica. «La población objetivo de nuestra vacuna son los países de bajos y medianos ingresos».

Su vacuna, detallada en un artículo publicado el 5 de enero en ACS Central Science, contiene nanopartículas con las mismas proteínas que componen el picos superficiales distintivos del virus. Además de ser la razón por la que estos se denominan coronavirus, «corona» en latín significa «corona», estos picos facilitan la infección al fusionarse con una célula huésped y crear un pasaje para que el genoma viral ingrese y secuestre la maquinaria de la célula para producir más virus. Los picos también se pueden usar como antígenos, lo que significa que su presencia en el cuerpo es lo que puede desencadenar una respuesta inmunitaria.

Las vacunas de nanopartículas equilibran la eficacia de las vacunas basadas en virus con la seguridad y la facilidad de producción. de vacunas de subunidades. Las vacunas que usan virus para administrar el antígeno a menudo son más efectivas que las vacunas que contienen solo partes aisladas de un virus. Sin embargo, pueden tardar más en producirse, deben refrigerarse y es más probable que causen efectos secundarios. Las vacunas de ácido nucleico, como las vacunas de ARNm de Pfizer y Moderna, que recientemente han sido autorizadas para uso de emergencia por la FDA, son incluso más rápidas de producir que las vacunas de nanopartículas, pero son costosas de fabricar y pueden requerir múltiples dosis. Las pruebas iniciales en ratones sugieren que la vacuna de nanopartículas de Stanford podría producir inmunidad contra el COVID-19 después de una sola dosis.

Los investigadores también tienen la esperanza de que pueda almacenarse a temperatura ambiente y están investigando si podría enviarse y almacenado en forma de polvo liofilizado. En comparación, las vacunas que están más avanzadas en desarrollo en los Estados Unidos deben almacenarse a temperaturas frías, que van desde aproximadamente 8 a -70 grados Celsius (46 a -94 grados Fahrenheit).

» Esta es una etapa realmente temprana y todavía queda mucho trabajo por hacer», dijo Abigail Powell, ex becaria postdoctoral en el laboratorio de Kim y autora principal del artículo. «Pero creemos que es un punto de partida sólido para lo que podría ser un régimen de vacunas de dosis única que no dependa del uso de un virus para generar anticuerpos protectores después de la vacunación».

Los investigadores continúan mejorando y afinar su candidata a vacuna, con la intención de acercarla a los ensayos clínicos iniciales en humanos.

Picos y nanopartículas

La proteína de picos del SARS-CoV-2 es bastante grande, por lo que los científicos a menudo formulan versiones abreviadas que son más simples de hacer y más fáciles de usar. Después de examinar de cerca el pico, Kim y su equipo optaron por eliminar una sección cerca de la parte inferior.

Para completar su vacuna, combinaron este pico acortado con nanopartículas de proteína que contiene hierro ferritinano, que se había probado previamente en humanos. . Antes de la pandemia, Powell había estado trabajando con estas nanopartículas para desarrollar una vacuna contra el ébola. Junto con los científicos del Laboratorio Nacional de Aceleradores de SLAC, los investigadores utilizaron microscopía crioelectrónica para obtener una imagen tridimensional de las nanopartículas de ferritina en forma de pico para confirmar que tenían la estructura adecuada.

Para el ratón En las pruebas, los investigadores compararon sus nanopartículas de pico acortado con otras cuatro variaciones potencialmente útiles: nanopartículas con picos completos, picos completos o picos parciales sin nanopartículas, y una vacuna que contiene solo la sección del pico que se une a las células durante la infección. Probar la eficacia de estas vacunas contra el virus SARS-CoV-2 real habría requerido que el trabajo se realizara en un laboratorio de nivel de bioseguridad 3, por lo que los investigadores usaron un pseudo-coronavirus más seguro que se modificó para transportar los picos del SARS-CoV-2. .

Los investigadores determinaron la efectividad potencial de cada vacuna al monitorear los niveles de anticuerpos neutralizantes. Los anticuerpos son proteínas sanguíneas producidas en respuesta a antígenos; los anticuerpos neutralizantes son el subconjunto específico de anticuerpos que en realidad actúan para evitar que el virus invada una célula huésped.

Después de una sola dosis, los dos candidatos a vacunas de nanopartículas resultaron en niveles de anticuerpos neutralizantes al menos dos veces más altos que las observadas en personas que han tenido COVID-19, y la vacuna de nanopartículas de pico acortado produjo una respuesta neutralizadora significativamente más alta que las vacunas de pico de unión o de pico completo (sin nanopartículas). Después de una segunda dosis, los ratones que habían recibido la vacuna de nanopartículas de punta corta tenían los niveles más altos de anticuerpos neutralizantes.

Mirando hacia atrás en este proyecto, Powell estima que el tiempo desde el inicio hasta los primeros estudios con ratones fue de aproximadamente cuatro semanas. «Todos tenían mucho tiempo y energía para dedicarse al mismo problema científico», dijo. «Es un escenario único. Realmente no espero volver a encontrarme con eso en mi carrera».

«Lo que sucedió el año pasado es realmente fantástico, en términos de ciencia que llega a en primer plano y poder producir múltiples vacunas diferentes que parecen estar mostrando eficacia contra este virus», dijo Kim, autor principal del artículo. «Normalmente lleva una década hacer una vacuna, si es que se tiene éxito. Esto no tiene precedentes».

Acceso a la vacuna

Aunque la nueva vacuna del equipo está destinada específicamente a poblaciones que puede tener más dificultades para acceder a otras vacunas contra el SARS-CoV-2, es posible, dado el rápido progreso de otras vacunas candidatas, que no sea necesario para abordar la pandemia actual. En ese caso, los investigadores están preparados para girar nuevamente y buscar una vacuna contra el coronavirus más universal para inmunizar contra el SARS-CoV-1, MERS, SARS-CoV-2 y futuros coronavirus que aún no se conocen.

«Las vacunas son uno de los logros más profundos de la investigación biomédica. Son una forma increíblemente rentable de proteger a las personas contra las enfermedades y salvar vidas», dijo Kim. «Esta vacuna contra el coronavirus es parte del trabajo que ya estamos haciendo para desarrollar vacunas que son históricamente difíciles o imposibles de desarrollar, como una vacuna contra el VIH, y me alegra que estemos en una situación en la que potencialmente podríamos aportar algo si el mundo necesita eso.»

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Candidato a vacuna contra el COVID-19 ultrapotente diseñado por computadora Más información: Abigail E. Powell et al. Una inmunización única con vacunas de ferritina funcionalizadas con picos provoca respuestas de anticuerpos neutralizantes contra el SARS-CoV-2 en ratones, ACS Central Science (2021). DOI: 10.1021/acscentsci.0c01405 Información de la revista: ACS Central Science

Proporcionado por SLAC National Accelerator Laboratory Cita: Stanford desarrolla una vacuna de nanopartículas de dosis única para COVID-19 (6 de enero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-stanford-single-dose-nanoparticle-vaccine-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.