Una técnica de bioingeniería para impulsar la producción de proteínas específicas podría ser la base de una vacuna eficaz contra el nuevo coronavirus que causa COVID-19, sugiere una nueva investigación.
Los científicos manipularon un proceso celular natural para aumentar los niveles de dos proteínas utilizadas por el virus para infectar otras células, empaquetaron las instrucciones de refuerzo de proteínas en nanopartículas y las inyectaron en ratones. En un mes, los ratones habían desarrollado anticuerpos contra el SARS-Virus CoV-2.
La técnica consiste en alterar secuencias específicas de ARN mensajero, moléculas que traducen información genética en proteínas funcionales. Si bien estas secuencias no se traducen en proteínas, los investigadores cambiaron sus estructuras para promover niveles de proteínas más altos de lo habitual. Las secuencias son conocidascomo regiones no traducidas o UTR.
"Hemos estado diseñando ARN mensajero durante cuatro años y, a principios de este año, logramos algunos avances en la identificación de un papel para los UTR, y luego ocurrió el COVID-19", dijo Yizhou Dong, autor principal del estudio y profesor asociado defarmacéutica y farmacología en la Universidad Estatal de Ohio.
Aunque los ensayos clínicos de fase 3 de candidatos a vacunas COVID-19 acelerados están en progreso, Dong dijo que la plataforma de su laboratorio ofrece una alternativa potencial.
"Si las vacunas actuales funcionan bien, eso es maravilloso. En caso de que el campo lo necesite, entonces es una opción. Funcionó como se espera que lo haga una vacuna, y podemos ampliar esto muy rápido", dijo. "Por ahora, es una prueba de concepto: hemos demostrado que podemos optimizar una secuencia de ARN mensajero para mejorar la producción de proteínas, producir antígenos e inducir anticuerpos contra esos antígenos específicos ".
El estudio se publica hoy en la revista Materiales avanzados.
El meollo del método es típico del desarrollo de vacunas: usar fragmentos de la estructura de un patógeno para producir un antígeno, la sustancia extraña que desencadena una respuesta inmune adecuada, y encontrar una forma segura de introducirla en el cuerpo.
Pero la técnica de ingeniería lleva el diseño de antígenos a un nuevo nivel mediante el uso de UTR de ARN mensajero, dijo Dong.
Su laboratorio trabajó con las dos UTR que marcan el inicio y el final del ensamblaje de proteínas, funcionando como reguladores de ese proceso e influyendo en la forma en que la proteína resultante interactúa con otras. Las UTR en sí mismas son cadenas de nucleótidos, las moléculas que componen el ARN y el ADN.
"Para nuestra aplicación, intentamos optimizar las UTR para mejorar el proceso de producción de proteínas. Queríamos producir la mayor cantidad de proteína posible, para poder administrar una pequeña dosis de ARN mensajero que produzca suficiente antígeno para inducir anticuerpos contra el virus,"Dijo Dong.
El equipo experimentó con dos posibles antígenos que se sabe que el nuevo coronavirus usa para causar infección: una proteína de pico en su superficie y un dominio de unión al receptor, un componente de la proteína de pico, que el virus usa para abrirse camino hacia el hospedadorcélulas - un paso necesario para hacer copias de sí mismo. Ambos se utilizan en otros candidatos a la vacuna SARS-CoV-2.
Después de manipular el ARN mensajero de estas dos proteínas, el equipo las encerró en nanopartículas lipídicas desarrolladas previamente en el laboratorio de Dong. Inyectaron a ratones con la vacuna experimental y les dieron un refuerzo dos semanas después. Un mes después de la primera inyección, las células inmunesen los ratones había absorbido los antígenos de las dos proteínas y desarrollado anticuerpos contra ellas.
"El sistema inmunológico tarda algún tiempo en procesar los antígenos y hacer que las células produzcan anticuerpos", dijo Dong. "En este estudio, detectamos anticuerpos después de 30 días".
E incluso si esta vacuna candidata no es necesaria para COVID-19, continúa perfeccionando este último método de ingeniería de ARN mensajero.
"UTR es una plataforma que podemos aplicar a cualquier tipo de ARN mensajero. Estamos explorando otras terapias", dijo Dong.
Este trabajo fue financiado por un Premio de Investigación de Investigadores de Maximización de la Salud de los Institutos Nacionales de Salud, el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales y el fondo de inicio de la Facultad de Farmacia del Estado de Ohio
Los coautores, todos del estado de Ohio, incluyen a Chunxi Zeng, Xucheng Hou, Jingyue Yan, Chengxiang Zhang, Wenqing Li, Weiyu Zhao y Shi Du.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Emily Caldwell. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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