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Estudian el almidón como vehículo para administrar vacunas orales y proteínas terapéuticas

Miércoles 12 Noviembre, 2014 en  Ciencia y Tecnología

El almidón es un polisacárido de reserva en las plantas y una de las fuentes de energía más importantes para el ser humano.

almidon

(NCYT) En la naturaleza se encuentra en forma de partículas microscópicas insolubles en agua, es biocompatible, biodegradable y mucoadhesivo, por lo que podría ser usado como vehículo para administrar vacunas orales y proteínas terapéuticas, gracias a los esfuerzos del grupo que encabeza Romina Rodríguez Sanoja, del Instituto de Investigaciones Biomédicas (IIBm) de la UNAM, en México.

El sistema, patentado en México, permite unir prácticamente cualquier proteína, antígenos, enzimas y anticuerpos a los gránulos de almidón. Con esta unión específica se exploran varias aplicaciones.

Una de las más interesantes es la utilización del almidón como vehículo de vacunas orales. Con el sistema desarrollado se inmovilizaron sobre los gránulos proteínas de tuberculosis y tétanos; con ello, se logró que las proteínas atravesaran el tracto gastrointestinal sin degradarse, siendo entonces capaces de producir una respuesta inmune en los ratones que recibieron los gránulos con la proteína antigénica por vía oral.

La investigadora universitaria señaló que una ventaja del polisacárido es que se presenta naturalmente ‘microparticulado’. Actualmente, existe interés en utilizar micro o nanopartículas para una gran variedad de aplicaciones; sin embargo, producirlas requiere cierta tecnología y puede resultar caro. Además, mucho del trabajo que se realiza es para demostrar que las micro o nanopartículas producidas no son dañinas para el ser humano.

“El almidón es inocuo, ya existe en la naturaleza y lo consumimos todo el tiempo. Se ha utilizado tradicionalmente como excipiente en medicamentos, de manera que su uso no está restringido ni es peligroso; es abundante y barato”, dijo.

Este trabajo se inició hace algunos años, al estudiar cómo funcionaban algunas proteínas que se unen específicamente a los azúcares, y se encontró una que se podía enlazar al almidón de manera controlada. La primera prueba que se realizó entonces fue la de fusionar una proteína no relacionada a la de unión al almidón, la verde fluorescente.

“Vimos si la fusión se pegaba al almidón y si todavía conservaba su fluorescencia”. Una vez comprobado, el siguiente paso fue utilizar el sistema para purificar proteínas recombinantes, las cuales se utilizan todo el tiempo. Por ejemplo, en farmacéutica encontramos proteínas terapéuticas como la insulina para la diabetes o los anticuerpos en cáncer; en la industria alimentaria en clarificación de jugos y cerveza; en la fabricación de queso o pan; forman parte de los detergentes como agentes desmanchadores, o en la industria del papel.

Sin embargo, la purificación de proteínas sigue como un reto no completamente resuelto, pues los rendimientos son pobres y, por lo tanto, el costo es alto. Nuestro sistema permite hacer ese proceso en un paso a un costo mucho menor y con una eficiencia mayor que el sistema comercial más empleado actualmente en los laboratorios de investigación, acotó.

Lo siguiente fue determinar la estabilidad de la proteína unida al almidón, pero frente a condiciones similares a las del tracto gastrointestinal, para establecer si realmente sería útil como vehículo de vacunas orales. Las pruebas se realizaron a pH de 1 y con proteasas digestivas, ambiente donde una proteína se desintegra rápidamente. “Observamos que las proteínas unidas al almidón se estabilizaron”.

Todo indicaba que funcionaría, “pero había que probarlo en ratones”. Se tomaron dos antígenos: el fragmento C de la toxina tetánica, que es un fragmento de la toxina que despierta respuesta inmune sin producir el tétanos, y una proteína de Mycobacterium tuberculosis, la bacteria que produce la tuberculosis. Obtuvimos respuesta inmune en ambos casos.

El objetivo del grupo era demostrar que este sistema, que permite unir proteínas al almidón, es útil como un vehículo de administración, ya sea de antígenos, para desarrollar una vacuna o de proteínas terapéuticas para una enfermedad, “y es lo que hicimos”.

Los resultados de esta investigación ya han sido dados a conocer en publicaciones recientes del International Journal of Pharmaceutics, Carbohydrates polymers y en Applied Microbiology and Biotechnology y han permitido la formación de recursos humanos de licenciatura y posgrado.

Actualmente, en el Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, el grupo de Rogelio Hernández Pando colabora con el IIBm en la realización de pruebas con ratones vacunados contra tuberculosis y con un refuerzo con el sistema mencionado, desarrollado en la UNAM, los cuales son enfrentados a cepas de bacterias hipervirulentas. Los resultados preliminares se obtendrán dentro de unos meses.

La investigadora señaló que, de igual manera, se pretende entender el mecanismo involucrado en la respuesta observada: como el gránulo de almidón con la proteína absorbida atraviesa el intestino, también “nos gustaría caracterizar con mayor detalle la respuesta inmune general y en mucosas, información necesaria para saber cuáles son los límites y aplicaciones reales del sistema”.


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