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10 Febrero 2020

Hacia una vacuna programable

Investigadores del Instituto Wyss de Harvard han desarrollado un preparado de antígenos de biomaterial sólido que demostró ser efectivo para combatir la leucemia mieloide aguda en ratones.

La biomedicina, es decir, el estudio de los aspectos biológicos de esta ciencia que tiene como objetivo el desarrollo de nuevos fármacos y técnicas para ayudar al tratamiento de enfermedades se está presentando como una de las especialidades más demandadas y con mayor perspectiva a futuro.

Al ser la medicina una disciplina observacional por excelencia está limitada para efectuar experimentos en humanos, por lo que debe recurrir a enfoques macro y microscópicos de los fenómenos médicos a partir de la constatación de un determinado síntoma o manifestación o a la observación sistemática de la ocurrencia de ellos, según acontecen naturalmente en la población.

En cambio, la biomedicina puede analizar de manera puntual lo que ocurre en el cuerpo, estudiando aisladamente órganos, tejidos, células o moléculas e incluso creando representaciones teóricas a partir de modelos animales o computacionales para desarrollar teorías, vacunas, fármacos o procedimientos que permitan mejorar la atención sanitaria a partir de la comprensión de las bases moleculares de las distintas patologías, entre ellas el cáncer. 

Precisamente, investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Biológica de Harvard y el Instituto de Células Madre de la misma universidad publicaron en la revista Nature Biomedical Engineering el estudio sobre un tratamiento alternativo que tiene el potencial de eliminar completamente las células de la leucemia mieloide aguda (AML, por su sigla en inglés) (DOI.org/10.1038/s41551-019-0503-3).

La AML es una neoplasia maligna de origen hematopoyético con opciones terapéuticas limitadas que se origina en la médula ósea, algunas veces se propaga a otras partes del cuerpo, incluyendo ganglios linfáticos, hígado, bazo, sistema nervioso central y testículos; y provoca el fallecimiento de la mayoría de los pacientes a cinco años. 

La quimioterapia ha sido la terapia estándar durante más de 40 años y aunque a menudo hace que entre en remisión, rara vez elimina por completo las células cancerosas, lo que conduce a la recurrencia de la enfermedad en casi la mitad de los enfermos. 

Los tratamientos agresivos posteriores a la remisión, como la quimioterapia de dosis altas o los trasplantes de médula ósea, pueden reducir la posibilidad de recurrencia, pero muchos pacientes con AML no son lo suficientemente saludables como para tolerarlos. Para evitar esta situación, el equipo desarrolló una inmunización basada en biomaterial que, cuando se combina con la quimioterapia estándar, provoca una recuperación e inmunidad completa y duradera de la AML que ya fue probada en ratones.

El coautor Nisarg Shah, miembro del Instituto Wyss de Ingeniería Biológica y profesor de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John SE Paulson de Harvard, explicó que previamente habían desarrollado otras contra el cáncer, en específico contra tumores sólidos y teníamos curiosidad por ver si esta tecnología también sería eficaz para tratar un cáncer de sangre como la AML”.

Si bien las vacunas tradicionales son líquidas, esta es un pequeño andamio de criogel en forma de disco confeccionado, principalmente, por dos materiales: polietilenglicol y alginato, los que fueron reticulados para formar una matriz. En él están incrustadas dos biomoléculas (GM-CSF y CpG-ODN) para atraer las células dendríticas del cuerpo para activarlas, junto con antígenos específicos para las células AML (ya sea contenido de células AML muertas o un péptido de la proteína WT-1), luego de lo cual toman los antígenos del sitio de la vacuna y los presentan a las células T.

Cuando la introdujeron debajo de la piel de ratones sanos, vieron un número mucho mayor de células T activadas en comparación con los ratones que recibieron las biomoléculas activadoras a través de una inyección tradicional o un andamio “en blanco”, sin biomoléculas. 

Luego desafiaron a los ratones suministrándoles células AML que expresaban WT-1 para imitar el estado inicial de la enfermedad. Los ratones que recibieron la vacuna tradicional sucumbieron a la enfermedad en 60 días, mientras que los que probaron la de criogel sobrevivieron. Estos últimos fueron redesafiados con una segunda dosis de células de AML después de 100 días y no mostraron signos de enfermedad.

Como la AML se origina en la médula ósea y las células cancerosas pueden “esconderse" allí para escapar de la quimioterapia, los científicos analizaron la de los ratones donde encontraron grandes cantidades de células T activas y ningún rastro de células AML en los ratones vacunados con criogel. Cuando trasplantaron la médula ósea de esos animales a otros sanos que luego fueron desafiados con células de AML, todos los receptores de trasplante sobrevivieron mientras que el grupo de control sucumbió a AML dentro de los 30 días, lo que indica que la protección inmune contra la AML es sostenida y transferible.

Para imitar más de cerca el escenario clínico de un paciente humano que desarrolla AML, proveyeron la vacuna de criogel en ratones con AML junto con el régimen de quimioterapia estándar que reciben los pacientes con esta enfermedad, lo que hace que las células de AML de división rápida mueran en grandes cantidades. La respuesta de células T activadas en ratones que recibieron la terapia combinada fue seis veces mayor que en ratones con quimioterapia e inmunización líquida tradicional, lo que sugiere que el criogel es un vehículo mucho más efectivo para administrar biomoléculas activas en el sistema inmune.

“Estamos muy entusiasmados con el rendimiento de nuestro trabajo, porque finalmente podría proporcionar una supervivencia a largo plazo sin recaídas para los pacientes con leucemia mieloide aguda, ya sea para “limpiar” las células residuales de AML en la médula ósea después de un trasplante de células madre, o en pacientes mayores que no pueden tolerar ni los trasplantes ni las dosis altas de quimioterapia”, destacan los autores. 

Los resultados prometedores de la combinación de esta tecnología con quimioterapia pueden traducirse pronto en vacunas humanas. “La noción de que la estructura física de una inmunización podría afectar drásticamente su eficacia parecía ridícula hace una década, pero como muestra este trabajo, existe una creciente aceptación de que los biomateriales programables podrían ofrecer un impulso significativo a las terapias inmunológicas específicas y de cuidado preventivo para el cáncer y otras enfermedades”.

Por Carolina Faraldo Portus