Este dispositivo económico podría ampliar el acceso mundial a las vacunas
Al combinar un encendedor de barbacoa estándar con agujas ultrafinas que se encuentran comúnmente en procedimientos médicos y cosméticos, los investigadores han desarrollado un dispositivo de $1 que usa electricidad para administrar ciertas vacunas de manera más eficiente y con menos dolor. Sus desarrolladores dicen que podría expandir el acceso global a las vacunas que contienen material genético, incluso contra el COVID-19.
«Todo el mundo tiene el derecho fundamental de usar herramientas modernas de ácido nucleico», dijo Saad Bhamla, ingeniero químico de Georgia Tech y co-desarrollador del dispositivo del tamaño de un bolígrafo llamado ePatch. Las «herramientas» a las que se refiere son las vacunas de ADN y ARNm, que usan partes del propio código genético del patógeno para provocar una respuesta inmune (en contraste, las vacunas tradicionales usan fragmentos reales del patógeno, o una forma debilitada o inactiva). En comparación con las vacunas tradicionales, las vacunas de ADN y ARNm son más baratas de fabricar y más fáciles de modificar, un punto de venta importante para responder a las variantes de virus emergentes. Pero algunas vacunas de material genético también tienen componentes costosos y difíciles de estabilizar que requieren un manejo especial, lo que las hace más difíciles de obtener en muchas partes del mundo, especialmente en las regiones más remotas o subdesarrolladas. La misión de Bhamla y sus colegas para ePatch es hacer que una vacuna de este tipo sea accesible para todos.Su trabajo fue publicado el 9 de noviembre en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
Para que cualquier vacuna funcione, debe ingresar a las células humanas: el material genético en las vacunas de ARNm y ADN necesita ayuda adicional para atravesar la membrana celular. Para las vacunas de ARNm, incluidas las que se usan actualmente para combatir la COVID-19, el ARNm se encapsula en pequeños glóbulos de grasa llamados nanopartículas de lípidos. Estas partículas ayudan a que el material genético se deslice hacia el interior de las células, al mismo tiempo que estabilizan las moléculas fácilmente degradables.Pero también deben mantenerse congelados. Antes de la inyección, lo que significa que toda la vacuna debe almacenarse a temperaturas extremadamente bajas. Las vacunas de ADN no necesitan congelarse porque no necesitan nanopartículas lipídicas: son más estables que el ARNm, incluso sin grasa añadida, y para entrar en las células utilizan un «virus portador», un virus modificado que es diferente del virus objetivo Pero estas vacunas tienen sus propias desventajas: preocupaciones de seguridad constantes sobre este modo de administración y el hecho de que las vacunas de ADN tienden a generar menos respuestas inmunitarias.
Una forma de mejorar las perspectivas de las vacunas con material genético podría ser a través de la electroporación: se administra una descarga eléctrica muy leve al mismo tiempo que se inyecta la vacuna, lo que hace que las células abran temporalmente agujeros en sus membranas y permitan la entrada de la vacuna. En teoría, el uso de vacunas por electroporación con material genético podría mejorar tanto la efectividad como la accesibilidad. Para las vacunas de ARNm, el material genético puede ingresar a las células sin las nanopartículas lipídicas, lo que significa que la vacuna se puede almacenar a temperatura ambiente. Para las vacunas de ADN que ya son estables a temperaturas más altas, los investigadores tienen grandes esperanzas. Creen que la electroporación ayudará a generar una respuesta inmune más fuerte y potencialmente conducirá a una adopción más amplia de vacunas de ADN.
Hasta ahora, la tecnología solo se ha utilizado en ensayos clínicos para intentos de vacunas de ADN, incluso si dicho uso aún se encuentra en sus primeras etapas. Todavía tiene que producir una vacuna con licencia, explica Shan Lu, quien trabaja como inmunólogo en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts y no participó en el nuevo estudio. «Se ha demostrado que la electroporación mejora significativamente la administración y la eficacia de las vacunas de ADN, pero actualmente existen limitaciones que incluyen el costo, los requisitos del dispositivo, la facilidad de uso y los problemas de tolerabilidad», dijo Jeffrey, consultor de la industria y exjefe de investigación preclínica de Ulmer. Desarrollado por la empresa de atención médica GlaxoSmithKline (Ulmer tampoco participó en el nuevo estudio). En otras palabras, los electroporadores tradicionales son máquinas voluminosas que cuestan miles de dólares y requieren una fuente de energía. ePatch económico y simple hecho de piezas fácilmente disponibles evita todos estos problemas.
El diseño de ePatch se basa en parte en el trabajo anterior de Bhamla en el desarrollo de electroporadores asequibles para experimentos de laboratorio. Este dispositivo similar a un bolígrafo utiliza cristales piezoeléctricos de un encendedor de parrilla que generan pulsos eléctricos cuando se aplica presión. Para adaptarlo para la administración de vacunas, el laboratorio de Bhamla colocó una matriz de microagujas en la punta del dispositivo. Estos actúan como una forma de empujar la vacuna hacia el cuerpo y como electrodos, enfocando la vacuna y los impulsos eléctricos en las células justo debajo de la superficie de la piel.
Cuando el equipo usó ePatch para administrar la vacuna de ADN en ratones, descubrió que producía una respuesta inmunitaria unas 10 veces mayor que la producida por una inyección típica. Sus resultados fueron comparables a estudios similares con electroporadores convencionales. «Esto nos animó a pensar que incluso en el caso de la electroporación con máquinas más grandes, deberíamos poder hacerlo con estos electroporadores económicos y posiblemente desechables», dijo Mark Prausnitz, ingeniero químico de Georgia Tech y coautor del estudio. » .
El sistema puede hacer que la electroporación sea más accesible, dijo Ulmer, «pero está en sus primeras etapas y debe validarse en humanos», agregó. Lu está de acuerdo. «En las últimas décadas, los estudios de vacunas que utilizan microagujas han funcionado bien en ratones, pero no se han traducido en humanos», anotó.
Los ensayos en humanos aún están muy lejos. En cambio, el próximo paso para el equipo de Georgia Tech es optimizar el dispositivo y usar ePatch para probar la administración de vacunas de ADN en animales grandes. Los investigadores también esperan probar el dispositivo con ARNm. Bhamla no estaba seguro de si funcionaría porque el ARNm es inestable, pero dijo que se sentía obligado a probarlo porque si finalmente funcionaba, podría eliminar la necesidad actual de nanopartículas de lípidos.
Además de aumentar el acceso a las vacunas genéticas, Bhamla cree que los dispositivos accesibles y de bajo costo que ha desarrollado son parte de un espíritu de «ciencia frugal» que podría hacer que los experimentos sean más baratos y accesibles. Dijo que espera que su último proyecto haga que las personas vean la tecnología de manera diferente: «Quiero que piensen: ‘Si este tipo puede mirar un encendedor de barbacoa y pensar en un dispositivo de administración de vacunas de ADN, ¿qué puedo hacer?'».
