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Como la mayoría de las vacunas, las vacunas de ARN deben inyectarse, lo que puede ser una barrera para las personas que temen las agujas. Ahora, un equipo de investigadores del MIT ha desarrollado una forma de administrar ARN en una cápsula que se puede tragar, y esperan que pueda ayudar a que las personas sean más susceptibles.
Además de hacer que las vacunas sean más tolerables, este enfoque también podría usarse para administrar otros tipos de ARN o ADN terapéuticos directamente en el tracto digestivo, lo que podría ayudar en el tratamiento de trastornos gastrointestinales como las úlceras.
“Los ácidos nucleicos, especialmente el ARN, pueden ser extremadamente sensibles a la degradación, especialmente en el tracto digestivo. Superar este desafío abre múltiples enfoques terapéuticos, incluida la posible vacunación oral”, dice Giovanni Traverso, profesor asistente de desarrollo profesional Karl van Tassel de ingeniería mecánica en el MIT y gastroenterólogo en el Brigham and Women’s Hospital.
En un nuevo estudio, Traverso y sus colegas demostraron que podían usar la cápsula que desarrollaron para administrar hasta 150 microgramos de ARN, más que la cantidad utilizada en las vacunas de ARNm de Covid, en el estómago de los cerdos.
Traverso y Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer del MIT, son los autores principales del estudio. Alex Abramson PhD ’19 y los posdoctorados del MIT Ameya Kirtane y Yunhua Shi son los autores principales del estudio, que aparece hoy en la revista. Materia.
Administración de medicamentos orales.
Durante varios años, los laboratorios de Langer y Traverso han estado desarrollando nuevas formas de administrar medicamentos al tracto gastrointestinal. En 2019, los investigadores diseñaron una cápsula que, después de tragarla, puede colocar medicamentos sólidos, como la insulina, en el revestimiento del estómago.
La pastilla, del tamaño de un arándano, tiene una cúpula alta y empinada inspirada en la tortuga leopardo. Así como la tortuga puede enderezarse si se pone boca arriba, la cápsula puede orientarse para que su contenido pueda inyectarse en el revestimiento del estómago.
En 2021, los investigadores demostraron que podían usar la cápsula para administrar moléculas grandes como anticuerpos monoclonales en forma líquida. Luego, los investigadores decidieron intentar usar la cápsula para administrar ácidos nucleicos, que también son moléculas grandes.
Los ácidos nucleicos son susceptibles de degradación cuando ingresan al cuerpo, por lo que deben ser transportados por partículas protectoras. Para este estudio, el equipo del MIT utilizó un nuevo tipo de nanopartícula de polímero que los laboratorios de Langer y Traverso habían desarrollado recientemente.
Estas partículas, que pueden entregar ARN con alta eficiencia, están hechas de un tipo de polímero llamado poli(beta-amino ésteres). El trabajo anterior del equipo del MIT ha demostrado que las versiones ramificadas de estos polímeros son más eficaces que los polímeros lineales para proteger los ácidos nucleicos y llevarlos a las células. También demostraron que usar dos de estos polímeros juntos es más efectivo que solo uno.
«Creamos una biblioteca de poli(beta-aminoésteres) híbridos ramificados y descubrimos que los polímeros centrales en ellos funcionarían mejor que los polímeros centrales en la biblioteca lineal», dice Kirtane. «Lo que nos permite hacer ahora es reducir la cantidad total de nanopartículas que administramos».
Para probar las partículas, los investigadores primero las inyectaron en los estómagos de los ratones, sin usar la cápsula de administración. El ARN que entregaron codifica una proteína indicadora que se puede detectar en los tejidos si las células captan con éxito el ARN. Los investigadores encontraron la proteína reportera en los estómagos de los ratones y también en el hígado, lo que sugiere que el ARN había sido recogido en otros órganos del cuerpo y luego transportado al hígado, que filtra la sangre.
A continuación, los investigadores liofilizaron los complejos de nanopartículas de ARN y los empaquetaron en sus cápsulas de administración de fármacos. Junto con científicos de Novo Nordisk, pudieron cargar alrededor de 50 microgramos de ARNm por cápsula y administraron tres cápsulas en los estómagos de los cerdos, para un total de 150 microgramos de ARNm. Esto es más que la cantidad de ARNm en las vacunas Covid que se usan actualmente, que contienen de 30 a 100 microgramos de ARNm.
En los estudios con cerdos, los investigadores encontraron que la proteína reportera fue producida con éxito por las células del estómago, pero no la vieron en ninguna otra parte del cuerpo. En trabajos futuros, esperan aumentar la captación de ARN en otros órganos cambiando la composición de las nanopartículas o administrando dosis más altas. Sin embargo, también puede ser posible generar una fuerte respuesta inmunológica con la administración solo en el estómago, dice Abramson.
«Hay muchas células inmunitarias en el tracto gastrointestinal, y estimular el sistema inmunitario del tracto gastrointestinal es una forma conocida de crear una respuesta inmunitaria», dice.
Activación inmune
Los investigadores ahora planean estudiar si pueden crear una respuesta inmune sistémica, incluida la activación de células B y T, al administrar vacunas de ARNm usando su cápsula. Este enfoque también podría usarse para crear tratamientos específicos para enfermedades gastrointestinales, que pueden ser difíciles de tratar con la inyección tradicional debajo de la piel.
«Cuando tiene una administración sistémica a través de una inyección intravenosa o una inyección subcutánea, no es muy fácil apuntar al estómago», dice Abramson. «Vemos esto como una forma potencial de tratar diferentes enfermedades presentes en el tracto gastrointestinal».
Novo Nordisk, que financió parcialmente la investigación, obtuvo la licencia de la tecnología de cápsulas de administración de fármacos y espera probarla en ensayos clínicos. La investigación también fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, el Programa de Becas de Investigación para Graduados de la Fundación Nacional de Ciencias, una Beca Postdoctoral de la Fundación PhRMA, la División de Gastroenterología del Hospital Brigham and Women’s y el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.
Los otros autores del artículo son Grace Zhong, Joy Collins, Siddartha Tamang, Keiko Ishida, Alison Hayward, Jacob Wainer, Netra Unni Rajesh, Xiaoya Lu, Yuan Gao, Paramesh Karandikar, Chaoyang Tang, Aaron Lopes, Aniket Wahane, Daniel Reker, Morten Revsgaard Frederiksen y Brian Jensen.
