Las nanopartículas de las vacunas de la covid-19 abren la puerta a nuevos tratamientos para el cerebro

Sonia Villapol, Assistant Professor, Houston Methodist Research Institute
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La nanotecnología ha sido fundamental en la generación de vacunas contra la covid-19 eficaces y seguras en tiempo récord. Estas han demostrado una aplicación impactante a escala global y creado conciencia sobre sus beneficios potenciales a la audiencia más amplia.

BioNTech, fundada en 2008, y Moderna, fundada en 2010, prometieron poder usar ARN mensajero (ARNm) para producir cualquier proteína en el cuerpo, ya sea como terapia o como vacuna. A pesar del escepticismo inicial, las vacunas contra la covid-19 de ARNm producidas por Pfizer/BioNTech y Moderna han sido uno de los avances científicos más revolucionarios en el último año, dejando las puertas abiertas a la nueva generación de vacunas y otros tratamientos.

Esto no hubiese sido posible sin años de perseverancia en la nanotecnología, miles de millones de dólares de inversión y trabajos previos en otros coronavirus que proporcionaron una plataforma de lanzamiento, que ha hecho que en menos de un año se haya demostrado que las vacunas de ARNm actuales contra la covid-19 son seguras y efectivas.

Una de las pioneras en la tecnología de encapsulación del ARNm, Katalin Karikó, aseguraba que el ARNm sería una herramienta completamente nueva y auguraba hace meses la alta efectividad de las vacunas y que también evitarían que el virus invadiese la nariz. De ser cierto, las personas vacunadas no transmitirían, o al menos no tanto.

Recientemente un estudio de los CDC indicó que las vacunas contra la covid-19 bloquean la transmisión, aunque esto no significa que lo hagan completamente. Los datos de Israel sugieren que la vacuna de Pfizer podría bloquear la transmisión del virus. También los ensayos clínicos de fase 3 en curso de la vacuna de Pfizer acaban de confirmar una alta eficacia durante al menos seis meses después de la segunda dosis, y protección contra la variante B.1.351 detectada por primera vez en Sudáfrica. Estos hallazgos pueden indicar una buena protección a largo plazo, a menos que surjan variantes con peor evasión inmune.

ARN mensajero para entrenar a nuestro sistema inmunitario

El ingrediente crucial de las vacunas es el ARNm, que codifica para las proteínas de espiga del SARS-CoV-2 y que ayudan a nuestro sistema inmunitario a desarrollar anticuerpos contra el virus y previenen infecciones futuras. El ARNm de vida corta se encapsula en envolturas moleculares grasas formadas por lípidos, llamadas nanopartículas, que desempeñan un papel clave en la protección y el transporte de las hebras de ARNm.

Sin estas nanopartículas lipídicas el ARNm se degradaría, por lo que la encapsulación les da estabilidad y les permite entrar fácilmente en las células, evadiendo las vías inmunes del cuerpo y llegando a los tejidos diana de manera efectiva sin ser eliminadas por los órganos y sistemas de limpieza del cuerpo.

<span class="caption">Nanopartícula lipídica para encapsular el ARNm.</span> <span class="attribution"><span class="source">Imagen elaborarda usando Biorender. @svillapol</span></span>
Nanopartícula lipídica para encapsular el ARNm. Imagen elaborarda usando Biorender. @svillapol

Un enfoque de vacunación tolerante usando una formulación de las nanopartículas efectiva y extremadamente versátil puede ser crucial para transformar el tratamiento de enfermedades autoinmunes, cáncer, alergias o trasplantes alogénicos.

Incluso se está investigando nanopartículas para transportar CRISPR-Cas9 de edición del genoma a los órganos diana con la esperanza de resolver otro desafío de la genética. Esta podría suponer una revolución tremenda en los próximos años, sobre todo para la investigación que se centra en la distribución controlada de medicamentos. De hecho, el primer fármaco con nanopartículas de ARN de interferencia (ARNip, Onpattro) fue aprobado en 2018 para tratar pacientes con un trastorno hereditario.

Una revolución fruto de la pandemia

Gracias a los avances desarrollados durante la pandemia, la ciencia está afinando los tratamientos basados en nanopartículas de forma extremadamente rápida. La nanomedicina es una firme apuesta para reformular los fármacos existentes y crear nuevos sistemas de administración más eficaces para tratar todo tipo de enfermedades, especialmente relacionadas con el cerebro, el gran reto de la medicina terapéutica.

Las nanopartículas funcionarían como vehículos de transporte de moléculas al atravesar la barrera hematoencefálica y limitando la toxicidad, disminuyendo los efectos adversos en el cuerpo y suministrando fármacos específicamente al tejido cerebral para el tratamiento de trastornos neurológicos, incluyendo el párkinson, la enfermedad de Alzheimer, la esquizofrenia, la depresión y los tumores cerebrales.

Las nanoformulaciones podrían potencialmente usarse para administrar dosis más fuertes de antiinflamatorios para amortiguar la inflamación causada por daños cerebrales o ictus, directamente a las células inmunes hiperactivas. Hasta el momento, las terapias poco efectivas para el tratamiento tras una lesión cerebral se fundamentaban en aprovechar el breve período de tiempo después de una lesión física en el cual se rompe temporalmente la barrera hematoencefálica. Sin embargo, una vez esta barrera queda reparada por el propio organismo tras unas pocas semanas, se carece de herramientas necesarias para la administración eficaz de medicamentos en el cerebro.

<span class="caption">Nanopartículas en el cerebro, vasos sanguíneos en verde y nanopartículas en rojo.</span>
Nanopartículas en el cerebro, vasos sanguíneos en verde y nanopartículas en rojo.

Recientemente en nuestro laboratorio hemos demostrado en ratones cómo las nanopartículas pueden alcanzar el cerebro después de un trauma cerebral. Nuestros resultados, publicados en Advances of Functional Materials, indican que dos tipos de formulaciones para nanopartículas, las formadas por lípidos –liposomas– o las nanopartículas camufladas en las membranas de los leucocitos sanguíneos –leucosomas– son capaces de llegar al cerebro rápidamente a través de la circulación sistémica.

Primero caracterizamos las propiedades fisicoquímicas y biomiméticas de las nanopartículas, y evaluamos la capacidad de estos dos grupos de nanopartículas para llegar al cerebro y a los órganos periféricos en ratones machos y hembras. Hemos demostrado como las nanopartículas son capaces de circular por los capilares sanguíneos cerebrales y reducir la infiltración de macrófagos periféricos y la lesión cerebral. Nuestros resultados sugieren que las nanopartículas podrían representar una herramienta teranóstica útil para reparar el cerebro y los órganos inflamados en respuesta a un trauma.

Esta investigación preclínica abre la puerta a futuros tratamientos efectivos para los daños cerebrales. Nuestro siguiente paso es caracterizar nuevas formulaciones de nanopartículas para encapsular medicamentos efectivos contra la inflamación producida por las células macrofágicas y así transportar camuflados antiinflamatorios que normalmente son tóxicos o no alcanzan regiones dañadas.

<span class="caption">Nanopartículas (liposomas y leucosomas) diseñadas para tratar el cerebro dañado.</span>
Nanopartículas (liposomas y leucosomas) diseñadas para tratar el cerebro dañado.

La nanomedicina puede abrir las puertas a tratamientos más efectivos para traumatismos craneoencefálicos, ictus, o daños cerebrovasculares. Podríamos estar ante el comienzo de una nueva era en la encapsulación de fármacos dirigidos exclusivamente a tejidos y células que necesitan ser reparados o reemplazados. Los avances en nanoneurología favorecerán el desarrollo de terapéuticas alternativas en el transporte eficaz de medicamentos al sistema nervioso, que hasta el momento ha estado blindado, abriendo un amplio abanico de oportunidades para reparar el sistema nervioso.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

Sonia Villapol no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.