Las vacunas de biomateriales previenen una amplia tono de infecciones bacterianas y shock séptico

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Las intervenciones clínicas actuales para enfermedades infecciosas se enfrentan a desafíos cada vez mayores debido al número cada vez mayor de infecciones microbianas resistentes a los medicamentos, brotes de bacterias patógenas y la posibilidad continua de nuevas amenazas biológicas que pueden surgir en el futuro. Las vacunas eficaces podrían actuar como un baluarte para prevenir muchas infecciones bacterianas y algunas de sus consecuencias más graves, incluida la sepsis. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (DCD), “Cada año, al menos 1,7 millones de adultos en Estados Unidos desarrollan sepsis. Casi 270.000 estadounidenses mueren de sepsis. [and] 1 de cada 3 pacientes que mueren en el hospital tiene sepsis “. Sin embargo, para los patógenos bacterianos más comunes que causan sepsis y muchas otras enfermedades, todavía no hay vacunas disponibles.

Ahora, como se informó en Ingeniería biomédica de la naturaleza, un equipo multidisciplinario de investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada de Harvard y la Escuela John A. Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) han desarrollado un enfoque de vacuna contra infecciones basada en biomateriales (ciVAX) como una solución que podría aplicarse ampliamente a este problema desenfrenado. Las vacunas CiVAX combinan dos tecnologías que se encuentran actualmente en desarrollo clínico para otras aplicaciones y que juntas permiten la captura de antígenos inmunogénicos de un amplio espectro de patógenos y su incorporación en andamios biomateriales para el reclutamiento de células inmunes. Inyectadas o implantadas debajo de la piel, las vacunas ciVAX reprograman el sistema inmunológico para actuar contra los patógenos.

“Los poderes protectores de las vacunas que hemos diseñado y probado hasta ahora y las respuestas inmunes que han estimulado son extremadamente alentadores y abren una amplia gama de posibles aplicaciones de vacunas que van desde la profilaxis de la sepsis hasta medidas rápidas contra futuras pandemias y amenazas biológicas, como además de nuevas soluciones para algunos de los desafíos de la medicina veterinaria ”, dijo el autor correspondiente David Mooney, Ph.D, quien es miembro fundador de la facultad del Wyss Institute y dirige la plataforma de Immuno-Materials del Instituto. También es profesor de bioingeniería de la familia Robert P. Pinkas en SEAS.

En su estudio, los investigadores probaron con éxito la tecnología ciVAX como medida de protección contra las causas más comunes de sepsis, incluidas S. aureus Gram-positivas y Gram-negativas. E. coli tensiones. Al destacar el potencial de la tecnología, encontraron que una vacuna profiláctica ciVAX protegía a todos los ratones vacunados contra un ataque letal con un antibiótico resistente. E. coli cepa, mientras que sólo el 9% de los animales de control no vacunados sobrevivieron. En un modelo de cerdo de choque séptico inducido por un ser humano diferente E. coli aislado, una vacuna ciVAX previno el desarrollo de sepsis en los cuatro animales, mientras que cuatro animales no vacunados desarrollaron sepsis severa y repentina dentro de las 12 horas. Finalmente, utilizando un enfoque que imitaba un protocolo de vacunación en anillo en poblaciones humanas o animales, una vacuna CiVax, cuando se carga con material derivado de patógenos aislado de animales infectados con un letal E. coli cepa, fue capaz de proteger de forma cruzada a los animales contra una variedad letal E. coli esfuerzo.

“Nuestro método captura la mayoría de los antígenos glicoproteínicos (y glicolípidos) de los patógenos y los presenta en su forma nativa al sistema inmunológico, lo que nos da acceso a un espectro mucho más amplio de antígenos potenciales que las vacunas que consisten en antígenos únicos o mezclas de antígenos recombinantes. “, dijo el co-primer autor y científico jefe del personal superior de Wyss, Michael Super, Ph.D.” Las vacunas ciVAX contra patógenos conocidos se pueden fabricar y almacenar, pero además, todos los componentes, excepto los antígenos bacterianos, se pueden preensamblar desde el estante -productos GMPc estables. Las vacunas completas se pueden ensamblar en menos de una hora una vez que los antígenos están disponibles, lo que le da a esta tecnología ventajas únicas sobre otros enfoques de vacunas cuando se necesitan respuestas rápidas “. Super concibió el concepto ciVAX con el coautor Edward Doherty, quien como ex científico principal principal trabajó con Mooney en la plataforma Immuno-Material de Wyss sobre vacunas basadas en biomateriales para aplicaciones de cáncer.

El director fundador de Super y Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., quien también es el autor del estudio, desarrolló previamente la tecnología de captura de patógenos utilizada en ciVAX, que se basa en una opsonina que se une a patógenos. Humanos nativos – Lectina de unión a manosa (MBL) – que se han fusionado con la porción Fc de una inmunoglobulina para generar FcMBL. El FcMBL recombinante se une a más de 120 especies patógenas y toxinas diferentes, incluidas bacterias, hongos, virus y parásitos. En esfuerzos anteriores, el equipo aplicó FcMBL a múltiples problemas de diagnóstico, y la tecnología está siendo probada actualmente en un ensayo clínico por la startup BOA Biomedical de Wyss como parte de un nuevo tratamiento para la sepsis.

El segundo componente tecnológico del componente ciVAX, la tecnología de vacunas basada en biomateriales, fue desarrollado como un tipo conceptualmente nuevo de inmunoterapia contra el cáncer por Mooney y su equipo en el Wyss Institute y SEAS, junto con colaboradores clínicos en Dana-Farber. Cancer Institute. Validada en un estudio clínico en pacientes humanos con cáncer, una vacuna contra el cáncer especialmente diseñada estimuló importantes respuestas inmunitarias contra el cáncer. Novartis está trabajando actualmente para comercializar tecnología de vacunas para algunas aplicaciones de cáncer, y la startup Wyss Activate Therapeutics está persiguiendo un enfoque relacionado de vacunas basado en biomateriales, con Doherty y los ex investigadores de Wyss Benjamin Seiler y Fernanda Langellotto, Ph.D., quienes también son coautores este estudio, como miembros fundadores.

Para ensamblar las vacunas ciVAX, el equipo usó FcMBL en perlas magnéticas para capturar moléculas bacterianas que contienen carbohidratos inactivados, conocidos como Patrones Moleculares Asociados a Patógenos (PAMP), del patógeno elegido, y luego simplemente mezcló los complejos con partículas de sílice mesoporosas (MPS). . ) y factores de activación y reclutamiento de células inmunitarias. Debajo de la piel, el MPS forma un andamio permeable y biodegradable que recluta las células dendríticas (CD) del sistema inmunológico, las reprograma para presentar fragmentos de los PAMP capturados y los libera nuevamente. Las CD luego migran a los ganglios linfáticos de drenaje cercanos donde orquestan una amplia respuesta inmune contra el patógeno bacteriano. El equipo descubrió que las vacunas ciVAX mejoraron rápidamente la acumulación y activación de DC en los sitios de inyección y la cantidad de DC, células B productoras de anticuerpos y diferentes tipos de células T en los ganglios linfáticos que drenan y, por lo tanto, diseñaron respuestas inmunes efectivas dirigidas a patógenos. .

“Además del potencial para reducir el riesgo de sepsis dentro y fuera de los hospitales, nuestra tecnología de vacuna ciVAX tiene el potencial de salvar la vida de muchas personas amenazadas por una multitud de patógenos, así como también de prevenir la propagación de infecciones en las poblaciones. . animales o ganado antes de que lleguen a los humanos. Es un excelente ejemplo de cómo los investigadores de Wyss de diferentes disciplinas y orígenes se autoensamblan en torno a problemas médicos que deben resolverse con urgencia para crear enfoques nuevos y poderosos “, dijo Ingber, quien también es el Judah Folkman, profesor de biología vascular en HMS y Boston Children’s Hospital y profesor de bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard.

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