Uma vacina de mRNA COVID (e potencialmente mais) com nanopartículas, sem necessidade de injeção

Uma equipe de pesquisadores desenvolveu uma vacina inalável que protege com sucesso contra o vírus COVID. Ele também abre a porta para a entrega de outras terapias de RNA mensageiro (mRNA) para terapia de substituição de genes e outros tratamentos nos pulmões.

Os resultados do estudo, conduzido pelo Prof. Mark Saltzman, são publicados em Ciência Medicina Translacional.

Para a vacina, os pesquisadores demonstraram que duas doses intranasais do tratamento, feitas com nanopartículas que transportam mRNA da vacina COVID, são eficazes em camundongos. Também demonstra que um sistema de entrega inalável permite a entrega de mRNA minimamente invasiva e direcionada ao pulmão, potencialmente aplicável para várias doenças pulmonares além do COVID.

É um avanço significativo desde que os cientistas tiveram problemas para criar terapias de mRNA direcionadas ao pulmão. Normalmente, essas terapias tiveram baixa eficiência de transfecção – isto é, apenas uma pequena fração dos ácidos nucleicos administrados se transforma em células que levam à expressão da proteína codificada.

Além disso, no passado, as nanopartículas que entregam o mRNA causaram inflamação e outros problemas. O grupo de Saltzman contornou esse obstáculo em parte usando uma nanopartícula feita de poliplexos de poli(amina-co-éster), ou PACE, um polímero biocompatível e altamente personalizável.

Saltzman trabalhou anteriormente com o laboratório de Akiko Iwasaki, Sterling Professor of Immunology, no que Iwasaki chama de sistema de administração de vacina COVID “prime and spike”. A metade “principal” do sistema envolve injeções da vacina de mRNA em um músculo – a injeção que milhões de pessoas já receberam. Essas vacinações foram acompanhadas com proteínas spike familiares ou RNAm spike derivados do coronavírus e pulverizados diretamente no nariz.

Em seu novo estudo, os pesquisadores mostraram que a injeção não é necessária para fornecer proteção.

“No novo relatório, não há injeção intramuscular”, disse Saltzman, professor de engenharia biomédica, química e ambiental e fisiologia da Fundação Goizueta.

“Acabamos de administrar duas doses, uma primária e outra de reforço, por via intranasal, e obtivemos uma resposta imune altamente protetora. Mas também mostramos que, geralmente, você pode fornecer diferentes tipos de mRNA. Portanto, não é bom apenas para uma vacina, mas potencialmente também bom para terapia de substituição genética em doenças como fibrose cística e edição genética. Usamos um exemplo de vacina para mostrar que funciona, mas abre a porta para todos esses outros tipos de intervenções.”

Sem o invólucro protetor das nanopartículas, o mRNA se deterioraria rapidamente dentro do corpo. No entanto, desenvolver uma nanopartícula para terapias direcionadas ao pulmão tem sido complicado. Outras tentativas de desenvolver um sistema de entrega inalável para mRNA encontraram obstáculos devido ao tipo de material usado para as nanopartículas.

“Tem sido um desafio tentar pegar os sistemas de administração de vacinas com nanopartículas lipídicas e torná-los ativos também pelo nariz”, disse Saltzman. “Uma das vantagens que temos é que o polímero PACE que estamos usando parece ser muito mais suave e muito melhor tolerado no pulmão do que as nanopartículas lipídicas.”

Um estudo anterior do laboratório Saltzman caracterizou os polímeros PACE com vários grupos químicos finais.

“Existem muitos produtos químicos que governam a eficiência da transfecção do mRNA, e escolhemos os principais candidatos e os testamos para o nosso trabalho”, disse Hee Won Suh, cientista pesquisador associado do laboratório Saltzman e co-autor correspondente de o papel.

É um processo que levou uma boa quantidade de tentativa e erro.

“Temos princípios orientadores de design, mas não foi perfeitamente compreendido qual formulação seria a melhor”, disse Alexandra Suberi, Ph.D. aluno do laboratório Saltzman e principal autor do artigo. “Examinamos formulações com diferentes estruturas de amina e teor de polietileno glicol para encontrar uma formulação que funcionasse bem em células pulmonares. O grupo final e o teor de PEG tiveram um grande efeito na expressão de proteínas.”

O próximo passo, dizem os pesquisadores, é testar o sistema de entrega para outras aplicações terapêuticas.