Nanovacunas: una nueva manera de hacer ciencia para mejorar la salud

La nanovaculogia representa un nuevo paradigma y un gran salto en las inmunizaciones. Esta nueva ciencia permitirá desechar el uso de las jeringas, aplicarlas en una sola dosis, optimizar la inmunogenicidad, proteger, monitorear y dirigir la liberación del antígeno en el paciente, disminuir las reacciones, no requerir refrigeración y además ofrecer la posibilidad de fabricar vacunas multivalentes que puedan proteger contra varias enfermedades simultáneamente. Características que mejorarán significativamente las inmunizaciones en los países pobres.

El viejo paradigma para desarrollar vacunas ha sido empírico, como dijo Roger Glass en 1997 – refiriéndose a la primera vacuna comercializada contra el rotavirus – «[…] tenemos una vacuna pero la base de la patogénesis, como los mecanismo de inmunidad, virulencia y tipos de huéspedes, permancen sin aclarar, y es asombroso ver cuán lejos puede llegar una estrategia empírica aplicada al desarrollo de una vacuna sin entender completamente la base científica de la enfermedad y su inmunidad». Sólo recientemente está comenzando la incorporación del conocimiento de la inmulogía, genética y biotecnología en el estudio de la vacunología.

A partir de la primera década del siglo XXI, la nanotecnología en vacunas ha crecido exponencialmente, multiplicándose 25 veces las publicaciones. La nanovacunología terapéutica se ha aplicado en el tratamiento del cáncer y están explorando su uso en el tratamiento de Alzheimer, hipertensión, adición a la nicotina, diabetes tipo I y Parkinson. Nanovacunas profilácticas o preventivas han sido aprobadas para su utilización en humanos y otras están en estudios preclínicos y clínicos. Por otro lado, el avance reciente, particularmente en la biología de los sistemas y el enfoque individual o «vaccinomic» (Vacunologia predictiva o personaliza), está generando una nueva era en la ciencia del desarrollo de vacunas.

Nanomedicina.

La nanomedicina, definida como la rama de la nanotecnología que utiliza intervenciones médicas específicas a escala molecular para diagnosticar, curar, prevenir y monitorear una enfermedad, así como también para reparar tejidos dañados, se está desarrollando a pasos agigantados y dentro de este terreno las nanovacunas.

La nanomedicina abarca distintas aplicaciones de la biotecnología, medicina, química y tecnología de microfluidos. Ya se habla de nanoterapia – que ha tenido mucho auge en aplicaciones para el cáncer – de nanocardiología, nanoneurología, nanonefrología, entre otras.

Esta nueva área del conocimiento utiliza técnicas y materiales que abarcan unas dimensiones muy pequeñas, a escalas de 1 a 1000 nanómetros, donde 1 nanómetro es una millionésima de milímetro. Dada la nanoescala, la nanopartícula puede entrar a la célula y hacer su trabajo.

A pesar de que las pequeñas escalas pueden hacer más difícil el trabajo, el mercado de la nanomedicina está creciendo vertiginosamente. Para 2011, el mercado representó 73 billones de dólares y se estima que llegará a los 160 billones de dólares en 2015, lo que quiere decir que se habrá duplicado en 5 años.  Esto indica que existe un mercado de muchas posibilidades y muy prometedor para la nanofarma y las nanovacunas.

Nanovacunas y nanopartículas.

La nanovacuna se ha enfocado principalmente al diseño y elaboración de nanosistemas que sirvan como vehículos o transportadores de antígeno y luego lo liberen en el momento y lugar oportuno ante células específicas del sistema inmunológico inductoras de una respuesta. Mediante este proceso se puede mejorar la inmunogenicidad, monitorear y dirigir la liberación del antígeno y protegerlo de la degradación con la idea de optimizar la respuesta inmune.

El uso de nanopartículas en vacunas permite no solamente mejorar la estabilidad e inmunogenicidad del antígeno, sino también dirigirlo hacia un blanco determinado y liberarlo lentamente. Igualmente, algunas nanopartícula pueden funcionar como un adyuvante – compuesto que incrementa la respuesta inmune muy utilizado en las vacunas actuales – o agente estimulador de la respuesta inmune, activándola o mejorándola.

Las vías de aplicaciones más comunes de los sistemas de nanovacunas serían la vía oral y nasal, en forma de “spray”. Al entrar en contacto la nanopartícula con el tejido linfoide, se libera el antígeno, el cual es reconocido por las células presentadoras de antígenos del sistema inmunológico, lo que permite la generación de una respuesta inmune efectiva. Ya existen en el mercado una vacuna oral de polio y otra nasal contra influenza, entre otras.

Realmente, las nanopartículas están revolucionando el diagnóstico de las enfermedades y como fuentes de componentes biológicamente activos para la prevención y el tratamiento de las enfermedades. Además, estas partículas constituyen la unión entre la biotecnología proteica y la nanotecnología inorgánica.

Nanosistemas.

Los sistemas de nanopartículas o nanosistemas comprenden un medio o vehículo para proveer el antígeno a partes del cuerpo abundantes en células del sistema inmunológico, como el tejido linfoide, necesarias para disparar la respuesta inmune al entrar en contacto con el antígeno; por eso la nariz y boca son los medios más utilizados ya que contienen tejido linfoide.

Entre los nanosistemas se encuentran: polímeros sintéticos y naturales utilizados como transportador de antígenos de malaria, hepatitis B e influenza; nanopartículas inorgánicas (oro, carbón, látex, sílice, calcio); lipososmas que son fosfolípidos biodegradables y no tóxicos; complejos inmunestimulantes que son partículas esféricas que atrapan el antígeno y son utilizados para los virus de influenza, herpes y HIV; emulsiones que actúan como adyuvante usadas en la vacuna de influenza y las “partículas parecidas a virus” (VLP, por sus siglas en inglés), no infecciosas que contienen el componente antigénico. La VLP es la primera nanopartícula que ha llegado al mercado, en 1986, utilizada en la vacuna de la hepatitis B; también ha sido utilizada en la vacuna del virus de papiloma humano (VPH), hepatitis E y en otras vacunas virales que están en estudios clínicos como el rotavirus y norovirus.

Por ejemplo, algunos polímeros tienen la capacidad de liberar de una manera controlada el antígeno dependiendo de la necesidad, de la plataforma nanométrica utilizada y de la forma en que está ensamblado. Esto permite la utilización de una única dosis y le da mucha versatilidad al sistema.

La ciencia de las nanovacunas  se encuentra en las primeras etapas de su desarrollo y existen muchos desafíos que afrontar como el diseño racional para la producción reproducible de nanopartículas con las propiedades adecuadas, funcionabilidad y eficacia.

Las compañías farmacéuticas tienen el reto de  garantizar la disponibilidad de las nanovacunas – muy costosas en los primeros tiempos de su utilización – a las poblaciones más necesitadas y con menos recursos económicos, así como asegurar su desarrollo para las enfermedades que más los afligen.

Algunos estiman que con la aceleración de la tecnología de microfluidos, que estudia el comportamiento de los fluidos a nanoescalas, y su aplicación en la síntesis controlada de partículas convertirá a las nanovacunas en una práctica usual en un futuro cercano.

Irene Pérez Schael