Investigadores del Instituto Wyss de Harvard y del Instituto Oncológico Dana-Farber informan de que una plataforma de vacuna basada en origami de ADN denominada DoriVac generó respuestas inmunitarias sólidas en ratones y en un modelo de "Organ Chip" de ganglio linfático humano. El equipo afirma que el método podría ser más fácil de almacenar y fabricar que las vacunas de ARNm administradas mediante nanopartículas lipídicas, aunque el trabajo sigue siendo preclínico. Los resultados se publicaron en Nature Biomedical Engineering.
Las vacunas de ARNm desempeñaron un papel central en la respuesta COVID-19. Tras los ensayos clínicos, la primera dosis de la vacuna COVID-19 de ARNm se administró el 8 de diciembre de 2020. Posteriormente, los investigadores estimaron mediante modelos matemáticos que la vacunación con COVID-19 evitó al menos 14,4 millones de muertes en todo el mundo durante el primer año del programa mundial de vacunación (del 8 de diciembre de 2020 al 8 de diciembre de 2021), utilizando como resultado las muertes por COVID-19 notificadas oficialmente.
A pesar de la expansión de las plataformas de ARNm, los estudios sobre la vacunación COVID-19 han puesto de manifiesto limitaciones prácticas y biológicas que pueden complicar su uso continuado. El Instituto Wyss señala que la protección puede variar entre individuos y no dura indefinidamente, y que la continua aparición de variantes del SRAS-CoV-2 puede reducir la eficacia de la vacuna lo suficiente como para necesitar actualizaciones. El instituto también señala la complejidad y el coste de la fabricación, las dificultades para controlar la cantidad de ARNm empaquetado en nanopartículas lipídicas y los requisitos de almacenamiento en frío.
En este contexto, un equipo multidisciplinar del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de la Universidad de Harvard, el Dana-Farber Cancer Institute (DFCI) e instituciones asociadas han probado un concepto alternativo basado en la nanotecnología del origami de ADN. La plataforma, denominada DoriVac, está diseñada para funcionar como vacuna y adyuvante al disponer con precisión componentes estimulantes del sistema inmunitario en nanoestructuras de ADN plegadas.
Los investigadores construyeron DoriVac a partir de diminutas estructuras cuadradas de ADN autoensambladas. Según la descripción del trabajo realizada por el Instituto Wyss, una cara de la estructura presenta moléculas adyuvantes con un espaciado nanométrico cuidadosamente controlado, mientras que la cara opuesta muestra antígenos seleccionados, entre ellos una región peptídica conservada conocida como heptada repetida 2 (HR2) que se encuentra en las proteínas de espiga de múltiples virus.
En estudios con ratones, una vacuna DoriVac contra el SARS-CoV-2 con un antígeno HR2 desencadenó una fuerte actividad inmunitaria, con respuestas tanto de anticuerpos (humorales) como de células T (celulares). El equipo observó un aumento de los linfocitos B productores de anticuerpos, de las células dendríticas presentadoras de antígenos activadas y de las poblaciones de linfocitos T citotóxicos y con memoria específica de antígeno.
Para aproximarse mejor a la biología inmunitaria humana, el grupo también probó el método en un modelo humano preclínico utilizando la tecnología de microfluidos Organ Chip del Instituto Wyss, configurada para simular un ganglio linfático humano (un "LN Chip humano"). En ese sistema, la vacuna DoriVac contra el SRAS-CoV-2 HR2 activó las células dendríticas humanas y aumentó la producción de citocinas inflamatorias en comparación con los componentes "sin origami", al tiempo que incrementó el número de linfocitos T CD4+ y CD8+ con múltiples funciones protectoras.
En el estudio también se evaluó una formulación de DoriVac que presentaba la proteína espiga completa del SARS-CoV-2. En ratones, los investigadores la compararon con vacunas de ARNm de Moderna y Pfizer/BioNTech administradas a través de nanopartículas lipídicas que codifican la misma proteína, y obtuvieron respuestas similares de células T antivirales y células B productoras de anticuerpos.
William Shih, miembro del cuerpo docente del Instituto Wyss y coautor del artículo, afirmó que la plataforma proporciona "un control sin precedentes sobre la composición de la vacuna" y puede programarse para dar forma al reconocimiento inmunitario en las células inmunitarias diana. Yang (Claire) Zeng, primera autora y coautora de la correspondencia, dijo que el equipo observó una activación de la inmunidad humoral y celular más amplia que la que podría lograrse con componentes comparables no dispuestos en la estructura de origami de ADN. Donald Ingber, otro de los autores corresponsales, afirmó que el chip de ganglio linfático humano ofrecía un campo de pruebas cuyos perfiles y actividades inmunitarios inducidos por antígenos específicos probablemente reflejarían lo que ocurriría en receptores humanos.
Los investigadores sostuvieron que las vacunas de origami de ADN podrían ofrecer ventajas prácticas para la distribución y producción, como una menor dependencia del almacenamiento en cadena de frío y la posibilidad de evitar algunos problemas de fabricación asociados a las vacunas de ARNm formuladas con nanopartículas lipídicas. Aun así, los resultados se basan en experimentos con ratones y en un sistema preclínico de organofluorescencia humana, y serían necesarios estudios clínicos en personas para establecer la seguridad, la durabilidad de la protección y la eficacia contra la enfermedad.
