As nanopartículas das vacinas da Covid-19, ferramentas para novos tratamentos no cerebro

A neurocientífica galega Sonia Villapol explora a posibilidade de usar as tecnoloxías de transporte de partículas para tratar doenzas neurolóxicas

O desenvolvemento da tecnoloxía de ARNm coas vacinas permite explorar novas opcións co uso de nanopartículas para tratar outras enfermidades. Imaxe: Pixabay.
O desenvolvemento da tecnoloxía de ARNm coas vacinas permite explorar novas opcións co uso de nanopartículas para tratar outras enfermidades. Imaxe: Pixabay.

* Un artigo de

A nanotecnoloxía foi fundamental na xeración de vacinas contra a Covid-19 eficaces e seguras en tempo récord. Estas demostraron unha aplicación impactante a escala global e crearon conciencia sobre os seus beneficios potenciais á audiencia máis ampla.

BioNTech, fundada en 2008, e Moderna, fundada en 2010, prometeron poder usar ARN mensaxeiro (ARNm) para producir calquera proteína no corpo, ben como terapia ou como vacina. A pesar do escepticismo inicial, as vacinas contra a Covid-19 de ARNm producidas por Pfizer-BioNTech e Moderna foron un dos avances científicos máis revolucionarios no último ano, deixando as portas abertas á nova xeración de vacinas e outros tratamentos.

Isto non sería posible sen anos de perseveranza na nanotecnoloxía, miles de millóns de dólares de investimento e traballos previos noutros coronavirus que proporcionaron unha plataforma de lanzamento, o que fixo que en menos dun ano se demostrase que as vacinas de ARNm actuais contra a Covid-19 son seguras e efectivas.

Unha das pioneiras na tecnoloxía de encapsulación do ARNm, Katalin Karikó, aseguraba que o ARNm sería unha ferramenta completamente nova e auguraba hai meses a alta efectividade das vacinas e que tamén evitarían que o virus invadise o nariz. De ser certo, as persoas vacinadas non transmitirían, ou polo menos non tanto.

Recentemente un estudo dos CDC indicou que as vacinas contra a Covid-19 bloquean a transmisión, aínda que isto non significa que o fagan completamente. Os datos de Israel suxiren que a vacina de Pfizer podería bloquear a transmisión do virus. Tamén os ensaios clínicos de fase 3 en curso da vacina de Pfizer acaban de confirmar unha alta eficacia durante polo menos seis meses despois da segunda dose, e protección contra a variante B.1.351 detectada por primeira vez en Sudáfrica. Estes achados poden indicar unha boa protección a longo prazo, a menos que xurdan variantes con peor evasión inmune.

ARN mensaxeiro para adestrar ao noso sistema inmunitario

O ingrediente crucial das vacinas é o ARNm, que codifica para as proteínas de espiga do SARS-CoV-2 e que axudan ao noso sistema inmunitario a desenvolver anticorpos contra o virus e preveñen infeccións futuras. O ARNm de vida curta encapsúlase en envolturas moleculares graxas formadas por lípidos, chamadas nanopartículas, que desempeñan un papel clave na protección e o transporte das hebras de ARNm.

Sen estas nanopartículas lipídicas o ARNm degradaríase, polo que a encapsulación dálles estabilidade e permítelles entrar facilmente nas células, evadindo as vías inmunes do corpo e chegando á tecidos diana de maneira efectiva sen ser eliminadas polos órganos e sistemas de limpeza do corpo.

Nanopartícula lipídica para encapsular o ARNm. Imaxe elaboada con Biorender e achegada por Sonia Villapol.
Nanopartícula lipídica para encapsular o ARNm. Imaxe elaboada con Biorender e achegada por Sonia Villapol.

Un enfoque de vacinación tolerante usando unha formulación das nanopartículas efectiva e extremadamente versátil pode ser crucial para transformar o tratamento de enfermidades autoinmunes, cancro, alerxias ou transplantes aloxénicos.

Mesmo se están a investigar nanopartículas para transportar CRISPR-Cas9 de edición do xenoma aos órganos diana coa esperanza de resolver outro desafío da xenética. Esta podería supoñer unha revolución tremenda nos próximos anos, sobre todo para a investigación que se centra na distribución controlada de medicamentos. De feito, o primeiro fármaco con nanopartículas de ARN de interferencia (ARNip, Onpattro) foi aprobado en 2018 para tratar pacientes cun trastorno hereditario.

Unha revolución froito da pandemia

Grazas aos avances desenvolvidos durante a pandemia, a ciencia está a afinar os tratamentos baseados en nanopartículas de forma extremadamente rápida. A nanomedicina é unha firme aposta para reformular os fármacos existentes e crear novos sistemas de administración máis eficaces para tratar todo tipo de enfermidades, especialmente relacionadas co cerebro, o gran reto da medicina terapéutica.

As nanopartículas funcionarían como vehículos de transporte de moléculas ao atravesar a barreira hematoencefálica e limitando a toxicidade, diminuíndo os efectos adversos no corpo e subministrando fármacos especificamente ao tecido cerebral para o tratamento de trastornos neurolóxicos, incluíndo o párkinson, a enfermidade de Alzheimer, a esquizofrenia, a depresión e os tumores cerebrais.

As nanoformulacións poderían potencialmente usarse para administrar doses máis fortes de antiinflamatorios para amortecer a inflamación causada por danos cerebrais ou ictus, directamente ás células inmunes hiperactivas. Ata o momento, as terapias pouco efectivas para o tratamento tras unha lesión cerebral fundamentábanse en aproveitar o breve período de tempo despois dunha lesión física no cal rompe temporalmente a barreira hematoencefálica. Con todo, unha vez esta barreira queda reparada polo propio organismo tras unhas poucas semanas, carécese de ferramentas necesarias para a administración eficaz de medicamentos no cerebro.

Nanopartículas no cerebro, vasos sanguíneos en verde e nanopartículas en vermello.
Nanopartículas no cerebro, vasos sanguíneos en verde e nanopartículas en vermello.

Recentemente no noso laboratorio demostramos en ratos como as nanopartículas poden alcanzar o cerebro despois dun trauma cerebral. Os nosos resultados, publicados en Advances of Functional Materials, indican que dous tipos de formulacións para nanopartículas, as formadas por lípidos –liposomas– ou as nanopartículas camufladas nas membranas dos leucocitos sanguíneos – leucosomas– son capaces de chegar ao cerebro rapidamente a través da circulación sistémica.

Primeiro caracterizamos as propiedades fisicoquímicas e biomiméticas das nanopartículas, e avaliamos a capacidade destes dous grupos de nanopartículas para chegar ao cerebro e aos órganos periféricos en ratos machos e femias. Demostramos como as nanopartículas son capaces de circular polos capilares sanguíneos cerebrais e reducir a infiltración de macrófagos periféricos e a lesión cerebral. Os nosos resultados suxiren que as nanopartículas poderían representar unha ferramenta teranóstica útil para reparar o cerebro e os órganos inflamados en resposta a un trauma.

Esta investigación preclínica abre a porta a futuros tratamentos efectivos para os danos cerebrais. O noso seguinte paso é caracterizar novas formulacións de nanopartículas para encapsular medicamentos efectivos contra a inflamación producida polas células macrofáxicas e así transportar camuflados antiinflamatorios que normalmente son tóxicos ou non alcanzan rexións danadas.

Nanopartículas (liposomas e leucosomas) deseñadas para tratar o cerebro danado.
Nanopartículas (liposomas e leucosomas) deseñadas para tratar o cerebro danado.

A nanomedicina pode abrir as portas a tratamentos máis efectivos para traumatismos cranioencefálicos, ictus, ou danos cerebrovasculares. Poderiamos estar ante o comezo dunha nova era na encapsulación de fármacos dirixidos exclusivamente a tecidos e células que necesitan ser reparados ou substituídos. Os avances en nanoneuroloxía favorecerán o desenvolvemento de terapéuticas alternativas no transporte eficaz de medicamentos ao sistema nervioso, que ata o momento estivo blindado, abrindo un amplo abanico de oportunidades para reparar o sistema nervioso.


Referencia: Biomimetic Nanoparticles as a Theranostic Tool for Traumatic Brain Injury (Publicado en Advanced Functional Materials).

* Sonia Villapol é profesora asistente no Instituto de Investigación Houston Methodist.

Cláusula de divulgación: a autora non recibe salario, nin exerce labores de consultoría, nin posúe accións, nin recibe financiamento de ningunha compañía ou organización que poida obter beneficio deste artigo, e declarou carecer de vínculos relevantes alén do cargo académico citado.

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.