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Los investigadores han demostrado en un estudio de prueba de concepto que un sistema de administración por inhalación de vacunas basado en fagos genera potentes respuestas de anticuerpos en ratones y primates no humanos , sin causar daño pulmonar . Los hallazgos sugieren que algún día podría usarse un sistema de administración pulmonar seguro y eficaz para vacunas y terapias contra enfermedades respiratorias , según publican en la revista 'Med'.
"Esta estrategia de traslación permite potencialmente una administración más eficaz de terapias o vacunas al tiempo que reduce la posibilidad de efectos secundarios tóxicos", explica el coautor principal del estudio, Wadih Arap, del Rutgers Cancer Institute de Nueva Jersey, en Estados Unidos.
"En la investigación en curso, esperamos que este trabajo desempeñe un papel crucial en el desarrollo de vacunas y tratamientos dirigidos a bloquear la propagación de enfermedades infecciosas respiratorias, posiblemente para la pandemia actual de Covid-19 , especialmente en el contexto de poblaciones desatendidas", añade.
La administración pulmonar tiene muchas ventajas sobre otras vías de administración, particularmente para el desarrollo de vacunas o terapéuticas contra infecciones respiratorias, porque las vacunas llegan directamente al sitio de la infección.
La vacunación por inhalación no requiere agujas y es mínimamente invasiva, lo que resulta especialmente atractivo para la administración de múltiples dosis. Mejora la biodisponibilidad terapéutica al tiempo que reduce los posibles efectos secundarios al lograr un inicio de acción más rápido que la vacunación con aguja, añaden.
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"La capa muy extensa y accesible de superficies celulares en los pulmones está altamente vascularizada, lo que permite una rápida absorción de moléculas a través de la circulación en concentraciones mucho más altas al evitar las enzimas metabolizadoras de fármacos del tracto gastrointestinal y el hígado", explica la coautora principal del estudio Renata Pasqualini, del Instituto de Cáncer Rutgers.
"Debido a que los pulmones están constantemente expuestos a patógenos del aire, es probable que tengan un alto nivel de actividad de defensa inmunológica y, por lo tanto --añade--, representan un sitio eficaz para la protección inmunológica contra los patógenos transportados por el aire".
La administración por vía pulmonar podría proteger contra patógenos transportados por el aire que causan enfermedades como tuberculosis, gripe, Ébola, sarampión y Covid-19. Pero este enfoque no se ha adoptado ampliamente, en parte porque los mecanismos fisiológicos subyacentes siguen siendo en gran parte desconocidos. Responder a esta pregunta es fundamental para diseñar un sistema de administración pulmonar general para un uso generalizado, resaltan los investigadores.
En el nuevo estudio, Arap y Pasqualini idearon y validaron un sistema de administración pulmonar seguro y eficaz que podría usarse para una amplia gama de aplicaciones traslacionales, y mostraron cómo funciona. El enfoque implica el uso de fagos, virus que pueden infectar y replicarse dentro de las células bacterianas. En ciertos tipos de vacunas, las partículas de fagos que transportan péptidos se utilizan para desencadenar respuestas inmunitarias protectoras.
Primero, los investigadores buscaron e identificaron un péptido, CAKSMGDIVC , que podría entregar partículas de fagos a través de la barrera pulmonar y hacia el torrente sanguíneo de manera eficiente.
Específicamente, las partículas de fagos que presentan CAKSMGDIVC en su superficie son absorbidas por el cuerpo cuando el péptido se une y se internaliza a través de su receptor, la integrina alfa3beta1 , en la superficie de las células que recubren las vías respiratorias pulmonares. La administración inhalada de partículas de fagos que muestran CAKSMGDIVC provocó una sólida respuesta de anticuerpos contra las partículas de fagos en ratones y primates no humanos, sin dañar los pulmones.
Según los autores, el nuevo sistema de administración pulmonar es seguro y eficaz, y tiene ventajas únicas para el desarrollo de vacunas y terapias contra patógenos transmitidos por el aire. Las partículas de fagos inducen respuestas inmunitarias muy fuertes y sostenidas, sin producir efectos secundarios tóxicos.
Debido a que no se replican dentro de las células eucariotas, su uso generalmente se considera seguro en comparación con otras estrategias clásicas de vacunación basadas en virus. De hecho, las partículas de fagos se han utilizado como antibióticos contra bacterias multirresistentes y como portadores de vacunas durante décadas.
En términos de implementación práctica, las partículas de fagos son muy estables en condiciones ambientales adversas y su producción a gran escala es extremadamente rentable en comparación con los métodos tradicionales utilizados para la producción de vacunas.
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Además, a diferencia de las vacunas convencionales basadas en péptidos que a menudo se inactivan, el nuevo sistema de administración pulmonar no tiene requisitos de cadena de frío engorrosos, estrictos o costosos para aplicaciones de campo en el mundo en desarrollo. "Además, las partículas de fagos son versátiles y pueden manipularse genéticamente mediante tecnología de biología molecular estándar", dice Arap.
En el futuro, los investigadores planean examinar la cinética del transporte pulmonar después de múltiples dosis e investigar las respuestas inmunitarias basadas en células. "Es importante tener en cuenta que todo este trabajo se realizó en modelos preclínicos, por lo que esperamos la traducción de nuestro enfoque a aplicaciones clínicas, como la administración de fármacos dirigida a los pulmones o la vacunación pulmonar", dice Pasqualini.
nrv
