Um novo material desenvolvido na Universidade Cornell pode melhorar significativamente a administração e a eficácia das vacinas de mRNA ao substituir um ingrediente comumente usado que pode desencadear respostas imunológicas indesejadas em algumas pessoas.

Graças à sua capacidade de treinar células para produzir proteínas que matam vírus, as vacinas de mRNA ganharam popularidade nos últimos cinco anos por seu sucesso na redução da gravidade da infecção por COVID-19.

Um método para entregar o mRNA às células é embalá-lo dentro de esferas de gordura, chamadas nanopartículas lipídicas , que o protegem da degradação. No entanto, um componente comum das nanopartículas lipídicas, chamado polietilenoglicol (PEG), pode provocar respostas imunológicas em alguns indivíduos, levando os pesquisadores a buscar materiais mais biocompatíveis.

Shaoyi Jioang, professor de engenharia biomédica, está trabalhando para substituir o componente PEG das nanopartículas lipídicas por uma opção mais adaptável e discreta. A pesquisa foi publicada na revista Nature Materials .

O veículo de entrega de uma vacina de mRNA precisa atingir o equilíbrio ideal — estável o suficiente para proteger o mRNA, porém lábil o suficiente para liberá-lo dentro das células, e blindado o suficiente para escapar da vigilância imunológica, mas não tão oculto a ponto de dificultar a absorção celular. O PEG cumpre a função, mas apresenta alguns efeitos colaterais indesejados em um pequeno subconjunto de indivíduos.

"O corpo humano é composto principalmente de água, então, se você inserir algo com moléculas hidrofóbicas expostas, como o PEG, em nossa corrente sanguínea, nosso sistema imunológico dirá: 'Ei, isso é um material estranho' e gerará um anticorpo para destruí-lo", disse Jiang. Esse ambiente torna as respostas adversas a uma vacina mais prováveis e, portanto, dificulta a ação da vacina.

O sistema imunológico da maioria das pessoas já está preparado para combater o PEG. Pesquisas anteriores mostram que a maioria das pessoas possui anticorpos anti-PEG "devido à exposição ao PEG em muitos produtos comerciais, como xampu e pasta de dente", disse Jiang, acrescentando que essa exposição generalizada pode explicar por que o corpo é tão rápido em identificar o PEG como uma ameaça.

Para resolver isso, Jiang desenvolveu nanopartículas lipídicas que usam um polímero zwitteriônico, uma alternativa crucial ao PEG, melhorando o desempenho e a biocompatibilidade do sistema.

Devido à natureza super-hidrofílica, ou seja, amante da água, dos zwitterions, este material é capaz de se misturar ao corpo e transportar o mRNA com mais facilidade. Este material específico de origem natural, chamado poli(carboxibetaína) (PCB), apresenta um equilíbrio perfeito entre discrição e estabilidade.

Em seu artigo recente, Jiang descobriu que a substituição de PEG por PCB em nanopartículas lipídicas resulta em vacinas de mRNA altamente eficazes que não afetam negativamente o sistema imunológico do corpo.

Jiang está trabalhando com a Weill Cornell Medicine, o Houston Methodist Cancer Center, o Hospital for Sick Children em Toronto e o National Cancer Institute para levar essa descoberta para aplicações clínicas, especificamente no desenvolvimento de vacinas contra o câncer baseadas em mRNA.

As nanopartículas zwitteriônicas ajudam as vacinas a passarem pela vigilância imunológica do corpo, induzindo respostas imunológicas específicas para o antígeno e minimizando a ativação imunológica indesejada.

"Com um vírus como a COVID-19, você só precisa de uma pequena dose de vacina, e nosso sistema imunológico responderá. Mas, para uma vacina contra o câncer, o ambiente tumoral suprime o sistema imunológico, então é necessária uma dose muito maior para ser eficaz", disse Jiang. "Se um paciente tiver um problema menor por causa do PEG, o problema será amplificado com uma dose mais alta."