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Una vacuna ofrece inmunidad instantánea
El sistema inmunológico del cuerpo a menudo se compara con un ejército y las vacunas con ejercicios de entrenamiento que fortalecen las defensas contra los patógenos. Al exponer el sistema inmunológico a formas inactivas de virus o bacterias, una vacuna entrena anticuerpos para combatir un patógeno real en caso de una invasión. Sin embargo, aunque las vacunas preparan anticuerpos para identificar a un atacante, a menudo no dan instrucciones específicas sobre cómo eliminarlo exactamente. Algunos anticuerpos pueden alcanzar con éxito el punto débil de un patógeno, mientras que otros pueden fallar por completo. Esa es una de las razones por las que normalmente algunas vacunas tardan varias semanas o meses en desarrollar una respuesta inmunitaria eficaz.
Ahora los investigadores del Instituto de Investigación Scripps han desarrollado sustancias químicas preprogramadas que se unen a los anticuerpos y les indican cómo reconocer parte de un patógeno, conocido como su epítopo. En experimentos, el equipo descubrió que esos productos químicos provocaban una respuesta inmunitaria terapéutica que inhibía el crecimiento de dos tipos de tumores en ratones. Los investigadores publicaron sus hallazgos en el último número de la Actas de las Academias Nacionales de Ciencias .
Usamos un enfoque basado en la química que no induciría anticuerpos que podrían desperdiciarse, dice Carlos Barbas , profesor de biología molecular e investigador principal del artículo. [Este enfoque] podría enfocar una respuesta inmune en epítopos funcionales del patógeno, ya sea cáncer o virus.
La vacuna de base química del grupo puede abordar una serie de problemas con algunas vacunas actuales, tanto en la clínica como en el laboratorio. En la actualidad, solo hay dos vacunas contra el cáncer autorizadas y aprobadas por la FDA: una que se dirige a la hepatitis B asociada con el cáncer de hígado y la otra al virus del papiloma humano (VPH), que conduce al cáncer de cuello uterino. Para ambas vacunas, los pacientes deben recibir múltiples inmunizaciones para construir una defensa eficaz con el tiempo. No existen vacunas terapéuticas autorizadas que traten directamente cánceres existentes, y los investigadores han encontrado difícil entrenar anticuerpos para atacar las células cancerosas, ya que surgen del cuerpo y el sistema inmunológico generalmente no los considera extraños.
Sin embargo, en los últimos años, los investigadores han identificado marcadores de superficie celular exclusivos de las células cancerosas. Hay moléculas llamadas adyuvantes que se adhieren a dichos marcadores y engañan al sistema inmunológico para que reconozca y ataque los tumores. Los adyuvantes se usan en las clínicas hoy en día, pero algunos tienen efectos secundarios no deseados, por ejemplo, dolor, fiebre y artritis. Los científicos ahora están buscando formas de diseñar genéticamente anticuerpos monoclonales (anticuerpos creados a partir de una única línea celular) para reconocer los marcadores tumorales y atacar el cáncer. Pero estos métodos son costosos, y Barbas dice que un enfoque basado en productos químicos puede proporcionar una alternativa más barata y rápida.
Barbas y su equipo desarrollaron una estrategia química de dos etapas que primero pone en alerta a los anticuerpos del cuerpo y luego les da instrucciones sobre qué objetivos destruir. En la primera etapa, Barbas diseñó una sustancia química que, una vez inyectada, permite que los anticuerpos formen enlaces covalentes. Normalmente, los anticuerpos no pueden formar tales enlaces. La segunda etapa consiste en inyectar una pequeña molécula adaptadora con dos partes: una que se une covalentemente con los anticuerpos y la otra que se une a un epítopo específico o marcador de cáncer. Cuando se inyecta, esta molécula adaptadora se une a los anticuerpos y luego busca y se adhiere al epítopo específico de un objetivo. El método es esencialmente como entregar anticuerpos a un buscapersonas y ponerlos en espera. Esperan una llamada, en forma de molécula adaptadora, que, una vez conectada, los lleva instantáneamente directamente al punto débil de un objetivo, donde el anticuerpo puede atacar y desactivar al patógeno.
En sus experimentos, Barbas y sus colegas implantaron tumores para el cáncer de colon y el melanoma en los flancos de los ratones y observaron el crecimiento de los tumores con el tiempo. Luego inyectaron a los ratones una sustancia química que preparaba los anticuerpos, antes de volver a inyectarlos con moléculas adaptadoras que se unen tanto a los anticuerpos como a las integrinas, proteínas de la superficie que se encuentran en cada tipo de tumor. Los investigadores midieron el volumen de los tumores hasta un mes después de la inyección, luego los extrajeron y los pesaron. Descubrieron que los tratados con la vacuna de dos etapas eran significativamente más pequeños que los extraídos de los animales que habían sido inyectados solo con las moléculas adaptadoras o con una vacuna adyuvante de uso común. Las moléculas que usamos también pueden unirse a receptores humanos, dice Barbas. Potencialmente, esto podría traducirse directamente en humanos.
Barbas dice que puede ser posible adaptar el nuevo enfoque de la vacuna a otros cánceres y enfermedades. Los investigadores tendrían que identificar primero marcadores moleculares específicos para cada enfermedad y luego diseñar moléculas adaptadoras que hagan que los anticuerpos se unan a esos marcadores.
Los desafíos están surgiendo con estas moléculas de orientación, dice Barbas. Ciertamente, existen muchas publicaciones en la literatura que se pueden usar, pero las fascinantes que queremos buscar aún no existen. Recientemente, se encontró un epítopo en la gripe que está altamente conservado y nos gustaría diseñar una pequeña molécula que se una a ese epítopo y se una a un anticuerpo. También nos gustaría hacer lo mismo con el VIH.
Howard Kaufman , director del Programa de Sarcoma y Melanoma de Mount Sinai, estudia los mecanismos inmunosupresores del cáncer, particularmente en el melanoma, y está comenzando los ensayos clínicos de fase I para probar una vacuna contra el melanoma. Kaufman dice que la técnica de la vacuna de Barbas representa una nueva forma de tratar el cáncer y otras enfermedades. Es atractivo como enfoque, dice Kaufman. Es una forma de obtener una inmunización instantánea en lugar de esperar a que la cinética desarrolle las respuestas de las células T.
Kaufman también enfatiza que se necesita hacer más trabajo para averiguar si la técnica funcionaría en humanos. No está claro si se trata de una protección a largo plazo, y sería interesante intentar desafiar a los ratones que han rechazado tumores con [otro] tumor más adelante, para ver si todavía están protegidos, dice. Eso sería más relevante para la situación humana.