Un equipo de investigadores de la Universidad Northwestern en Estados Unidos ha realizado un descubrimiento relevante en el ámbito de las vacunas. En los últimos diez años, han comprobado que la eficacia de una vacuna no solo depende de sus componentes, sino también de su estructura. Este hallazgo ha llevado al desarrollo de vacunas terapéuticas para combatir uno de los retos más complejos: los tumores provocados por el virus del papiloma humano (VPH).
Recientemente, los científicos publicaron un estudio en la revista Science Advances, donde evidencian que al modificar sistemáticamente la orientación y ubicación de un solo péptido dirigido al cáncer, se pueden crear formulaciones que optimizan la capacidad del sistema inmunitario para combatir los tumores. Inicialmente, el equipo diseñó una vacuna en forma de ácido nucleico esférico (SNA), que es una estructura de ADN que facilita la penetración y estimulación de las células inmunitarias.
Mediante diversas reorganizaciones de sus componentes, los investigadores probaron cada versión de la vacuna en modelos animales humanizados con cáncer VPH positivo y en muestras de tumores de pacientes. Un diseño de vacuna mostró resultados sistemáticamente superiores, logrando reducir los tumores, aumentar la supervivencia de los animales y generar un mayor número de linfocitos T altamente activos que son capaces de eliminar el cáncer.
Este estudio subraya cómo un pequeño cambio en la disposición de los componentes puede ser crucial para determinar si una nanovacuna terapéutica activa débilmente el sistema inmunitario o si genera una respuesta poderosa contra los tumores. Esta idea se alinea con el emergente campo de la nanomedicina estructural, término acuñado por Chad A. Mirkin, pionero en el área. Según Mirkin, «existen miles de variables en los medicamentos complejos que definen las vacunas».
En el contexto de las terapias convencionales, los investigadores a menudo se han centrado en mezclar componentes clave. Por ejemplo, las inmunoterapias contra el cáncer suelen incluir una o más moléculas de células tumorales emparejadas con un adyuvante que estimula el sistema inmunitario. Mirkin se refiere a este método como el «enfoque blender», donde los componentes se desestructuran completamente. Sin embargo, su laboratorio ha demostrado que una organización deliberada de antígenos y adyuvantes en configuraciones óptimas puede resultar en una mayor eficacia y menor toxicidad.
Mirkin y su equipo han aplicado esta metodología al desarrollo de vacunas de SNA para múltiples tipos de cáncer, como el melanoma y el cáncer de mama triple negativo, con resultados prometedores. En el último estudio, se centraron en los cánceres provocados por el VPH, que es responsable de la mayoría de los cánceres de cuello uterino y de un creciente número de cánceres de cabeza y cuello.
Aunque las vacunas actuales pueden prevenir infecciones por VPH, no ayudan a los pacientes a combatir el cáncer una vez que este se desarrolla. Con el fin de abordar esta limitación, los investigadores diseñaron varias vacunas terapéuticas que entrenan a los linfocitos T CD8 «asesinos» para que reconozcan y destruyan las células cancerosas positivas al VPH.
Cada partícula de la vacuna contiene un núcleo lipídico a escala nanométrica, ADN inmunoactivador y un fragmento corto de una proteína del VPH. Aunque todas las versiones de la vacuna tenían los mismos ingredientes, la diferencia radicaba en la ubicación y orientación del fragmento peptídico. Se probaron tres diseños: uno ocultaba el fragmento dentro de la nanopartícula y otros dos lo fijaban en la superficie de la misma, utilizando diferentes extremos para la fijación.
El diseño que mostró el anticuerpo en la superficie de la nanopartícula, fijado a través de su extremo N-terminal, resultó en un ataque inmunitario significativamente más efectivo. Los linfocitos T citotóxicos produjeron hasta ocho veces más interferón gamma, una señal clave en la lucha contra el tumor, y demostraron ser mucho más efectivos en la eliminación de las células cancerosas.
Con el objetivo de mejorar el futuro de las vacunas, los investigadores planean revisar las vacunas previamente desarrolladas que no lograron generar respuestas inmunitarias suficientemente fuertes. Al demostrar que la arquitectura a nanoescala impulsa la potencia inmunitaria, el trabajo de Mirkin proporciona una guía para diseñar vacunas más eficaces contra el cáncer, lo que podría acelerar el desarrollo terapéutico y reducir costos. Además, Mirkin prevé que la inteligencia artificial será fundamental en el futuro del diseño de vacunas, permitiendo analizar rápidamente combinaciones de componentes para identificar las estructuras más eficaces.
