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Los investigadores estaodunidenses han probado en ratones su vacuna Covid-19 inhalable que es estable a temperatura ambiente por hasta tres meses. Esta vacuna inhalable se dirige a los pulmones de manera específica y efectiva, y permite la autoadministración a través de un inhalador. Los investigadores también encontraron que el mecanismo de administración de esta vacuna, un exosoma derivado de los pulmones llamado LSC-Exo, es más efectivo para evadir el revestimiento de la mucosa del pulmón que las nanopartículas a base de lípidos que se usan actualmente, y se puede usar de manera efectiva con las nanopartículas a base de proteínas.
Ke Cheng es profesor en el Departamento de Ciencias Biomédicas Moleculares de la Facultad de Medicina Veterinaria de la en la Universidad NC State. También es profesor en el Departamento conjunto de Ingeniería Biomédica UNC/NCSU; además de profesor adjunto en la Facultad de Farmacia y la Facultad de Medicina de la UNC Eshelman. Por otro lado, dirige el Laboratorio de Bioterapia, que se centra en células madre, biomateriales y nanomedicina para la regeneración del corazón y los pulmones. Cheng, junto con colegas de UNC-Chapel Hill y Duke University, ha dirigido el desarrollo del prototipo de vacuna. Lo ha hecho desde la prueba de concepto hasta los estudios en animales.
La vacuna inhalable se dirige a los pulmones de manera específica y efectiva, y permite la autoadministración a través de un inhalador
«Hay varios desafíos asociados con la entrega de vacunas que queríamos abordar. Primero, tomar la vacuna por inyección intramuscular es menos eficiente para que llegue al sistema pulmonar y, por lo tanto, puede limitar su eficacia. Las vacunas inhaladas aumentarían su beneficio frente al Covid-19«, ha señalado Cheng.
En segundo lugar, ha continuado, «las vacunas de ARNm en su formulación actual requieren almacenamiento en frío y personal médico capacitado para administrarlas. Una vacuna que sea estable a temperatura ambiente y que pueda autoadministrarse reduciría en gran medida los tiempos de espera de los pacientes y el estrés de la profesión médica durante una pandemia. Sin embargo, es necesario reformular el mecanismo de entrega para que funcione a través de la inhalación«.
«Tomar la vacuna por inyección intramuscular es menos eficiente para que llegue al sistema pulmonar y, por lo tanto, puede limitar su eficacia»
Para administrar la vacuna directamente a los pulmones, los investigadores utilizaron exosomas (Exo) secretados por células esferoides pulmonares (LSC). Los exosomas son vesículas de tamaño nanométrico que recientemente se han reconocido como un excelente medio de administración de fármacos. En primer lugar, los investigadores analizaron si LSC-Exo podía administrar «cargas» de proteína o ARNm a través de los pulmones. Los investigadores compararon la distribución y retención de LSC-Exo con nanopartículas similares a las nanopartículas de lípidos que se usan actualmente con las vacunas de ARNm.
En un artículo, publicado en Extracelular Vesicle, los investigadores demostraron que las nanopartículas derivadas de los pulmones eran más eficaces en la entrega de carga de ARNm y proteínas a los bronquiolos y al tejido pulmonar profundo que las partículas de liposomas sintéticos. A continuación, los investigadores crearon y probaron una vacuna inhalable de partículas similares a virus (VLP). Está hecha a base de proteínas al decorar el exterior de LSC-Exo con una porción de la proteína de pico. Esta proteína es conocida como dominio de unión al receptor, o RBD, de la Virus SARS-CoV-2.
Las nanopartículas derivadas de los pulmones son más eficaces en la entrega de carga de ARNm y proteínas a los bronquiolos
«Las vacunas pueden funcionar a través de varios medios. Por ejemplo, las vacunas de ARNm entregan un guión a su célula que le indica que produzca anticuerpos contra la proteína de pico. Esta vacuna VLP, por otro lado, introduce una porción de la proteína espiga en el cuerpo, lo que activa el sistema inmunitario para que produzca anticuerpos contra la proteína espiga«, señala.
En modelos de roedores, la vacuna LSC-Exo decorada con RBD (RBD-Exo) provocó la producción de anticuerpos específicos para el RBD y protegió a los roedores, después de dos dosis de vacuna, de la infección con SARS-CoV-2 vivo. Además, la vacuna RBD-Exo se mantuvo estable a temperatura ambiente durante tres meses.
«Una vacuna inhalable conferirá inmunidad mucosal y sistémica, es más conveniente de almacenar y distribuir, y podría autoadministrarse a gran escala»
Los investigadores señalan que, si bien el trabajo es prometedor, todavía existen desafíos asociados con la producción y purificación a gran escala de los exosomas. Las LSC, el tipo de célula utilizado para generar RBD-Exo, se encuentran actualmente en un ensayo clínico de Fase I realizado por los mismos investigadores para el tratamiento de pacientes con enfermedades pulmonares degenerativas.
«Una vacuna inhalable conferirá inmunidad mucosal y sistémica, es más conveniente de almacenar y distribuir, y podría autoadministrarse a gran escala. Entonces, si bien todavía existen desafíos asociados con el aumento de la producción, creemos que esta es una vacuna prometedora que merece una mayor investigación y desarrollo«, concluye.
