Innovación en tecnología de vacunas de ARNm de próxima generación

Los datos de los ensayos de vacunas de ARNm contra el cáncer humano y las enfermedades infecciosas son alentadores, pero también hay muchas áreas que deben estudiarse en profundidad.

En los últimos años, se ha logrado un progreso extremadamente importante en el campo de las vacunas de ARNm y ha proporcionado evidencia de la viabilidad de este nuevo modelo de vacuna.

Las innovaciones más importantes en la tecnología de las vacunas de ARNm son: el diseño de secuencias de ARNm; el desarrollo de métodos simples, rápidos y a gran escala para la producción de ARNm; y el desarrollo de materiales eficaces y seguros para la administración de vacunas de ARNm. Este artículo comienza con los tres anteriores perspectivas.

diseño de secuencia de ARNm

 

Teniendo en cuenta que las regiones 5 'y 3' no traducidas (UTR) del ARNm pueden afectar significativamente la tasa de traducción y la vida media de las transcripciones, optimizar las UTR es muy importante para el diseño de vacunas de ARNm.

Un estudio reciente utilizó un proceso de selección sistémica basado en cultivo celular para identificar nuevas UTR, lo que aumentó significativamente la expresión proteica del ARNm de IVT.

El estudio identificó varias secuencias de 3'UTR. En comparación con la β-globina 3'UTR humana, estas secuencias pueden inducir al transcrito relevante a producir aproximadamente 3 veces la proteína.

Los nuevos motivos 3'UTR se han validado en estudios de vacunación de ARNm y reprogramación de genes, e inducen un efecto terapéutico más eficaz que el ARNm de la β-globina 3'UTR.

Además, recientemente se ha informado de una nueva forma de vacuna interesante, que muestra una gran eficacia sin materiales de administración. Este método utiliza el ARNm que codifica la ARN polimerasa dependiente del ARN del virus alfa más el segundo ARNm que codifica el antígeno para permitirle replicar en el citoplasma.

Este sistema puede inducir eficazmente una respuesta inmunitaria protectora en ratones a una dosis muy baja (50 ng). Estos hallazgos son particularmente atractivos porque el uso de dosis bajas reduce el costo de producción de la vacuna. La ausencia de materiales de administración reduce aún más los costos, simplifica la fabricación y aumenta la posibilidad de liofilización y almacenamiento de la vacuna a temperatura ambiente.

 

Optimización de la producción de ARNm

 

El desarrollo de métodos rápidos, simples, a gran escala y económicos para producir ARNm de alta calidad es un requisito clave para la implementación de vacunas de ARNm en el futuro. Dos innovaciones recientes han avanzado en este sentido: la primera es una tecnología de limitación de co-transcripción llamada CleanCap @, que agrega una estructura natural 5'cap1 a una secuencia de inicio de la transcripción específica durante el proceso de IVT.

Este progreso es significativo porque los esquemas de investigación anteriores utilizaron métodos enzimáticos y agregaron componentes de reacción adicionales y pasos de purificación en el proceso de fabricación.Cuando la preparación de ARNm de IVT contiene contaminantes de ARNdc, se producirá una activación inmune innata.

La segunda innovación proporciona una alternativa atractiva a la purificación por cromatografía líquida de alto rendimiento, que se puede utilizar en la producción a escala industrial y de laboratorio. Este es un método simple para purificar ARNm mediante la adsorción de contaminantes de ARN bicatenario en celulosa, un polisacárido abundante y barato.

Los estudios han demostrado que este método altamente escalable y económico es tan eficaz como la cromatografía líquida de alto rendimiento para eliminar los contaminantes de ARNdc en muestras de ARNm de IVT.

 

Desarrollo de materiales de administración de ARNm in vivo de alta eficiencia.Los polímeros son un nuevo tipo de polímeros que contienen lípidos, denominados transportadores liberables modificados con carga (CART), que pueden dirigirse eficazmente a las células T y eliminar los tumores establecidos en ratones.

La manipulación de las células T es muy difícil y generalmente requiere operaciones in vitro (purificación de células T obtenidas de donantes, electroporación de ácidos nucleicos, amplificación y refusión). Por lo tanto, CART es un material de administración atractivo para las vacunas de ARNm. Y el campo de la terapia génica tiene excelentes potencial.

Otro polímero ramificado a base de poliamina compuesto de polietilenglicol anclado a lípidos (PEG) y ARNm autoamplificado y codificado por antígenos se llama dendrímero. Una sola inyección intramuscular puede inducir respuestas de células T CD8 + específicas de antígeno y anticuerpos neutralizantes contra Zika, Ébola, virus de la influenza y Toxoplasma gondii en ratones.

Los péptidos penetrantes de células peptídicas (CPP) rara vez se usan en vacunas de ARNm, pero ha habido algunos avances recientes en esta área: los CPP que contienen motivos anfifílicos Arg-Ala-Leu-Ala se han desarrollado para condensar ARNm en partículas destructoras y que penetran en la membrana. y muestran una poderosa respuesta de células T asesinas después de inmunizar ratones.

Nanopartículas lipídicas

Las nanopartículas lipídicas (LNP) son actualmente los materiales portadores de ARNm más utilizados, y actualmente se están llevando a cabo varios ensayos clínicos que utilizan ARNm LNP (NCT03076385 y NCT0334343).

En estos experimentos, la vacuna antigripal ARNm-LNP modificada con nucleósidos indujo una respuesta inmune humoral en los sujetos, y la seguridad de la vacuna fue comparable a la de la vacuna antigripal inactivada. En comparación con los estudios preclínicos, el grado y la durabilidad de la respuesta inmunitaria son relativamente pequeños y deben mejorarse.

Vale la pena señalar que los ensayos clínicos mencionados anteriormente comenzaron hace unos años y actualmente existen preparaciones de LNP más efectivas. De manera similar a la plataforma CART basada en polímeros, los ARNm-LNP también logran la focalización selectiva de células T.

Una nueva plataforma, llamada ASSET (anticuerpo monocatenario de direccionamiento secundario anclado), en la que los anticuerpos monoclonales específicos de células T se unen a LNP para diana células T. Esta plataforma flexible también tiene un gran potencial en vacunas de ARNm y otras aplicaciones.

Otro complejo lipídico se dirige preferentemente a las células dendríticas después de la administración sistémica. El uso de vacunas de ARNm para apuntar selectivamente a las CD para inducir una respuesta inmune fuerte es un descubrimiento potencialmente clave, y la plataforma ha demostrado ser prometedora en ensayos clínicos.

Resumen

 

Los datos de los ensayos de vacunas de ARNm contra el cáncer humano y las enfermedades infecciosas son alentadores, pero también hay muchas áreas que necesitan una investigación en profundidad, incluida la reducción de las reacciones adversas después de la inyección de la vacuna y una comprensión más completa del mecanismo de acción de varios tipos de vacunas de ARNm. Optimizar aún más la tecnología de vacunas de ARNm.