Veloz síntesis de LNP con ARN para vacunas y fármacos

En el artículo Scalable mRNA and siRNA Lipid Nanoparticle Production Using a Parallelized Microfluidic Device, publicado en la revista Nano Letter, investigadores de la University of Pennsylvania, presentan un nuevo dispositivo capaz de producir nanopartículas lipídicas (LNP) de ARNm (mensajero) y de ARNi (de interferencia) cien veces más rápido, facilitando la producción de vacunas y medicamentos para las pandemias. Debido a que cualquier secuencia de ARNm y de ARNi deseada se puede sintetizar en cantidades masivas, uno de los mayores obstáculos es la capacidad de empaquetar esas secuencias en las nanopartículas de lípidos para que puedan alcanzar su objetivo en las células.

Crédito: Sarah J. Pastor y col. University of Pennsylvania. Nano Letter 2021

Las técnicas de fabricación existentes de las vacunas basadas en ARNm utilizan bombas y jeringas controladas por computadora para mezclar cuidadosamente dos soluciones: una que contiene el ARNm deseado y otra con los lípidos aceitosos que lo encapsularán. El momento y las proporciones correctos son clave para producir LNP utilizables, ya que esos factores determinan en última instancia el tamaño y la capacidad de las nanopartículas para encapsular el ARNm. La variabilidad en la estructura de las LNP obstaculiza su capacidad para sobrevivir al viaje hacia el objetivo en las células. La nueva tecnología se basa en el diseño de un dispositivo de microfluidos que contiene 128 canales de mezcla funcionando en paralelo. Los canales mezclan una cantidad precisa de lípidos y ARN, creando nanopartículas de lípidos individuales en una línea de ensamblaje miniaturizada. El aumento de velocidad no es el único beneficio, también permite un control más preciso del tamaño de las nanopartículas incrementando su efectividad. Estos resultados muestran que el sistema VLSMI (Integración de microfluidos a gran escala) es un método viable para hacer que las nanopartículas lipídicas sean efectivas para su uso en vacunas y terapias basadas en ARNm y ARNi. No obstante la técnica deberá seguir creciendo para satisfacer la demanda venidera y allanar el camino a una nueva ola de terapias de reemplazo de proteínas y edición de genes que revolucionará la medicina y consolidará la nanomedicina.

Información complementaria: Scalable mRNA and siRNA Lipid Nanoparticle Production Using a Parallelized Microfluidic Device.

Vacunas 3D nanoestructuradas para combatir el cáncer y las enfermedades Infecciosas.

Científicos de la Universidad de Harvard han demostrado que una inyección no quirúrgica de biomaterial programable puede formar espontáneamente en vivo una nanoestructura 3D con posibilidad de ayudar a prevenir el cáncer y también enfermedades infecciosas como el VIH. El artículo “Injectable 3D vaccines could fight cancer and infectious diseases” se publicó el 8 de diciembre de 2014 en la revista Nature Biotechnology. El objetivo del trabajo consiste en crear estructuras 3D como una entrega mínimamente invasiva para enriquecer y activar las células inmunes del huésped y atacar  in vivo a las células dañinas. Las estructuras en forma de varilla, a base de sílice, conocidas como barras de sílice mesoporosas (MSR), se pueden cargar con componentes biológicos y químicos para ser luego entregadas por la aguja justo debajo de la piel. Las nanovarillas se ensamblan espontáneamente en el lugar de la vacunación para formar un andamio tridimensional. Sintetizadas en el laboratorio, las MSR se construyen con agujeros pequeños en su interior, conocidos como nanoporos. Los nanoporos pueden rellenarse con citoquinas específicas, oligonucleótidos, grandes antígenos de proteína, o cualquier variedad de fármacos de interés permitiendo un gran número de posibles combinaciones para tratar una variedad de enfermedades. Cuando los espacios porosos en la estructura formada por las MSR son programados para llenarse con células dendríticas (las células "de vigilancia" que controlan el cuerpo), éstas luego se liberan y desencadenan una respuesta inmune ante una presencia nociva. Hasta ahora, los investigadores, sólo han probado la vacuna 3D en ratones pero con resultados altamente eficaces. Un experimento mostró que el andamio 3D inyectable reclutó y atrajo a millones de células dendríticas en un ratón huésped antes de la dispersión de las células en los ganglios linfáticos  desencadenando una respuesta inmune potente. Las vacunas se pueden fabricar fácil y rápidamente de manera de estar disponibles a la brevedad ante la presencia de una enfermedad infecciosa emergente.

Vacunas 3D micro-nanoestructuradas y programables conteniendo distintos biomateriales para combatir las enfermedades infecciosas y el cáncer, toda una apuesta a un futuro más saludable.