Formulación de un antígeno proteico modelo y CpG-ODN con una nanoestructura de cristal líquido: estudio de la respuesta inmune innata y su repercusión en la respuesta inmune adaptativa

Abstract

La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que las vacunas salvan entre 2 y 3 millones de vidas anualmente en todo el mundo. Sin embargo, existe un gran número de enfermedades para las cuales aún no hay vacunas de uso clínico disponibles o para las cuales se requiere mejorar las vacunas disponibles actualmente. Es por ello que en todo el mundo numerosos grupos de trabajo intentan generar mejores estrategias vacunales. En este contexto, las vacunas a subunidad han tomado relevancia debido a que presentan un alto perfil de seguridad, son menos riesgosas para ser producidas a gran escala y son más económicas. Sin embargo, son menos inmunogénicas que las vacunas clásicas, por lo cual requieren del agregado de un adyuvante que mejore la respuesta inmune final. En este contexto, nuestro grupo de investigación ha diseñado una innovadora formulación en la cual ovoalbúmina (OVA) y CpG-ODN, un oligodesoxinucleótido sintético que contiene motivos citosina-guanina no metilados (licenciado para el uso humano, pero con limitaciones, principalmente de biodisponibilidad), son formulados con una nanoestructura formada por autoensamblaje del éster de palmitato de 6-O-ascorbilo (Coa-ASC16). Reportes previos del grupo han demostrado que OVA/CpG-ODN/Coa-ASC16 induce una respuesta de anticuerpos, de células T CD4+ (Th1/Th17) y T CD8+ superior a la formulación soluble de OVA y CpG-ODN (OVA/CpG-ODN). Además, Coa-ASC16 genera una respuesta inflamatoria en el sitio de inyección, caracterizada por un reclutamiento de neutrófilos, monocitos Ly6Chi y citoquinas (IL-1β, IL-6, IL-12 pero no TNF-α); además, genera “in vitro” liberación controlada de CpG-ODN y OVA. En este trabajo, se estableció por reología, que el agregado de OVA y CpG-ODN a Coa-ASC16 no solo no desestabiliza la estructura, sino que la mejora. Adicionalmente demostramos que Coa-ASC16 modifica la biodistribución de los componentes de la vacuna (OVA y CpG-ODN), favoreciendo su retención en sitio de inyección y ganglios linfáticos drenantes a este, evitando el “clearence” sistémico hacia hígado y bazo. En concordancia con esto, OVA/CpG-ODN/Coa-ASC16 genera un ambiente proinflamatorio en ganglio linfático drenante al sitio de inyección, con producción de mediadores solubles e infiltrado celular. Además, OVA/CpG-ODN/Coa-ASC16 regula positivamente la capacidad de las células NK 1.1+ para producir INF-γ. En contraposición, OVA/CpG-ODN, genera un ambiente proinflamatorio sistémico (sangre periférica) y aunque genera reclutamiento celular en ganglios linfáticos, el mismo es menor que el observado en ratones tratados con la nanoformulación. OVA/CpG-ODN/Coa-ASC16 demostró favorecer la captura del antígeno, del inmunoestimulante o ambos en conjunto por parte de células con capacidad de presentar antígeno, principalmente monocitos (Ly6ChiCD11bhi y Ly6ClowCD11bhi) y células dendríticas convencionales. Además, estudios “in vitro” mostraron que ASC16 favorece la captura de los componentes de la vacuna por parte de células dendríticas derivadas de médula ósea. Por otro lado, demostramos que una dosis única de OVA/CpG-ODN/Coa-ASC16 tiene la capacidad de inducir una robusta respuesta inmune humoral (IgG, IgG1, IgG2c) y mejorar la activación/proliferación y producción de INF-γ específica de antígeno por parte de linfocitos T CD4+ y CD8+, mejorando la respuesta inducida por OVA/CpG-ODN. Finalmente, demostramos que OVA/CpG-ODN/Coa-ASC16 requiere de INF-γ para llevar a cabo su actividad adyuvante, particularmente, es necesario para generar el switch de isotipo a un perfil IgG2c. Por lo tanto, la nanoformulación con Coa-ASC16 optimiza la respuesta inmune innata y adaptativa desarrollada por CpG-ODN, incluso en regímenes de una dosis. Siendo, además, una estrategia segura y fácil de llevar a cabo, tiene la potencialidad de ser un candidato prometedor para ser utilizado en el desarrollo de futuras vacunas.