Nanotecnología, nanovacunas, inmunoterapia y cáncer

Nanotecnología y nanovacunas

La nanotecnología consiste en la manipulación de la materia a escala nanométrica con el fin de fabricar productos entre 1 y 100 nanómetros de tamaño. Es un campo que abarca múltiples disciplinas con inmensas posibilidades la cuales tienen en común solamente la escala que utilizan. Las posibilidades de la nanociencia y nanotecnología fue por primera vez vislumbrada por el premio Nobel de Física, Richard Feynman, en 1959 en un discurso titulado: “Hay suficiente espacio en el fondo” (There’s plenty of room at the bottom), dictado en el Instituto Tecnológico de California – Caltech, EE.UU.  Aquí les presentamos la misma conferencia, un clásico de la ciencia, dictada por él mismo, veinticinco años después, en un seminario en el Esalen Institute de Carlifornia.

En medicina, la nanotecnología aplicada a las vacunas e inmunoterapia tiene gran potencial. Las  nanovacunas  consisten en antígenos expresados en sistemas tales como una nanopartícula sintética o una proteína recombinante, creados por el hombre, que son capaces de desarrollar una respuesta inmune. Lo novedoso de las nanovacunas es que los antígenos son colocados dentro de una nanopartícula construida de un polímero sintético biocompatible que puede actuar como portador de antígeno o también como adjuvante inmunoestimulador para inducir y amplificar la inmunidad protectora. Estas vacunas tienen múltiples posibilidades de acuerdo al antígeno utilizado, sea éste una proteína viral, bacteriana, o células tumorales. Para conocer más sobre nanovacunas visite a MiradorSalud.

Por otro lado, las posibles ventajas de estas vacunas es que amplían su beneficio porque simplifican las vías de aplicación ya que se pueden aplicar oralmente o mediante “spray nasal”, sin la necesidad de usar inyectadoras; pero, además, estas vacunas no requieren de refrigeración para su trasporte y almacenamiento, así que pueden llegar a lugares muy remotos.

Inmunoterapia y cáncer

La producción de anticuerpos (linfocitos B) es muy útil para la protección contra las infecciones agudas, sin embargo, no son tan eficaces para las enfermedades crónicas ya que la lucha contra estas enfermedades necesita de una fuerte respuesta inmune (linfocitos T) que sea perdurable en el tiempo. Por otro lado, los tumores tienen la habilidad de evadir el sistema inmune suprimiendo su capacidad de reconocer y destruir las células tumorales o cancerosas. Es por esto que la ciencia está avanzando hacia el bloqueo de esta vía protectora de las células tumorales que constituyen una complicación porque resguarda los tumores del sistema inmune. Es aquí cuando la inmunoterapia toma importancia en el tratamiento del cáncer porque ella restaura la inmunidad antitumoral y la fortalece de manera que las células tumorales puedan combatirse más eficientemente.

La inmunoterapia se ha convertido en una intervención muy significativa para tratar distintos tipos de cáncer. Ella consiste en utilizar ciertas partes claves del sistema inmunológico para combatir más eficazmente el cáncer, mediante la producción sintética de nanopartículas que permiten la reprogramación y normalización de las células inmunes. Por ejemplo, la inmunoterapia que utiliza anticuerpos anti-PD-1 y anti-PD-L1 está diseñada para bloquear la vía que protege a las células tumorales ya que estas moléculas han sido identificadas en la regulación de la actividad antitumoral y al mismo tiempo son productos pocos tóxicos. Esta terapia ha tenido éxito usándola como tratamiento combinado con otras estrategias (cirugía, radioterapia, quimioterapia) para tratar los melanomas avanzados y también se ha probado en cáncer renal, del pulmón, vejiga, entre otros. El uso de las nanovacunas tiene posibilidades infinitas en el desarrollo de un diseño específico y podría abrir caminos para la vacunología con mayor precisión o vacunas adaptadas a la inmunidad individual.

En fin, la respuesta inmune es el resultado de una compleja interacción entre la inmunidad innata que no responde a un antígeno específico y la inmunidad adaptativa que responde a un antígeno específico. Las células y moléculas de la inmunidad innata al ser estimuladas por la presencia de virus, bacterias y parásitos transmiten la información y se desencadena la inmunidad adaptativa. La inmunidad no específica proporciona la primera línea de defensa y es esencial en la respuesta inmunológica.

Sin embargo, el problema con el cáncer, es que la terapia inmune específica o dirigida al tumor no es por sí sola tan eficiente y se necesita estimular la inmunidad innata, la cual es suprimida por el microambiente del tumor. Esto constituye un reto importante en el desarrollo de vacunas e inmunoterapia para el cáncer. En este sentido, se han descubierto vías de la inmunidad innata que actúan dentro del microambiente del tumor como la proteína STING (estimulador de los genes de interferon), cuya activación media procesos muy complejos que al final conducen a la producción de interferon, lo que impide la multiplicación viral. También es activada con inyecciones intratumorales de agonistas (sustancias con acciones similares) de la proteína STING con buenos resultados en cáncer de colon, senos, próstata y melanomas en ratones.

Nanovacuna PC7A

En el caso de esta investigación, los científicos desarrollaron una nanovacuna minimalista a partir de la mezcla de un antígeno con la nanopartícula polímérica llamada PC7A que de manera mecánica genera eficientemente una respuesta de células T mediante el suministro de antígenos tumorales a las células presentadoras de antígenos (células dendríticas) en los ganglios linfáticos y simultáneamente, estimula la proteína STING que mediante la activación de sus genes se produce interferon.

Los estudios mostraron que la nanovacuna en ratones inhibió potentemente el crecimiento tumoral de cáncer de colon, melanoma y el virus del papiloma humano. Pero más aún, al agregarle a la nanovacuna PC7A un anticuerpo anti-PD-1, se desarrolló una sinergia entre ambos componentes que causó que el 100% de los ratones sobrevivieran a los largo de 60 días. Posteriormente, los ratones libres del tumor fueron enfrentados de nuevo al tumor, después de lo cual se logró la completa inhibición del mismo debido a que la vacuna generó una memoria inmune tumoral de largo plazo. Esta vacuna sería entonces una estrategia simple, segura y fuerte para incrementar la inmunidad antitumoral en el tratamiento del cáncer y además aplicable a distintos tipos de cáncer. Esta sencilla plataforma de nanovacuna tiene una acción directa, específica y robusta.

“Se han utilizado otras tecnologías en las vacunas para inmunoterapia contra el cáncer. Sin embargo, son generalmente complejas – que consisten en bacterias vivas o múltiples estimuladores biológicos”, dijo el Dr. Gao, uno de los autores del trabajo. “Esta complejidad puede hacer costosa la producción y, en algunos casos, conducir a toxicidades en los pacientes relacionadas con el sistema inmune”.

Además señaló: “Lo que es único en nuestro diseño es la simplicidad de la composición de polímero único que puede presentar con precisión antígenos tumorales a las células inmunes, mientras que igualmente estimula la inmunidad innata. Estas acciones resultan en la producción segura y robusta de células T tumor-específicas que matan las células cancerosas”.

Lo importante de esta investigación realizada por distintos departamentos del Southwestern Medical Center en la Universidad de Texas es que la nanovacuna funcionó contra distintos tipos de cáncer que aunado a su simplicidad confiere nuevos enfoques para luchar contra el cáncer.

Irene Pérez Schael