Foto: Una imagen de microscopio de electrones muestra nanopartículas (color más claro) envueltas por material de membranas de glóbulos rojos (color externo más oscuro). Nuevas investigaciones demuestran que estas partículas, cargadas con toxinas bacterianas, podrían usarse como vacunas.

Una nanopartícula envuelta en material tomado de las membranas de los glóbulos rojos podría convertirse en la base para vacunas contra toda una gama de bacterias infecciosas, entre ellas el EARM (estafilococo áureo resistente a la meticilina), una infección que mata a decenas de miles de personas cada año.

Investigadores de la Universidad de California en San Diego (EEUU) han demostrado que las nanopartículas, cargadas con una toxina bacteriana común e inyectadas en ratones, pueden inducir una respuesta inmune que protege a los animales contra una dosis letal posterior de la misma toxina. Estas toxinas, proteínas segregadas por las bacterias, son "formadoras de poros", lo que significa que actúan sobre las membranas celulares del huésped, horadando agujeros que producen lesiones graves. Muchas bacterias, además del estafilococo áureo, segregan estas proteínas, entre ellas clostridium, listeria, estreptococo, E. coli, y toda una gama de infecciones.

El profesor de nanoingeniería de la Universidad de California Liangfang Zhang, ya había inyectado con nanopartículas envueltas en membranas tomadas de glóbulos rojos a ratones a los que se les habían administrado grandes dosis de toxinas. Dichas toxinas atacaron el señuelo de los glóbulos rojos falsos; en vez de formar poros mortales en las células reales, se vieron atrapadas y neutralizadas por las "nanoesponjas" de Zhang, que después se eliminaron de la sangre (ver "Nanopartículas disfrazadas de glóbulos para combatir infecciones bacterianas").

Las nanoesponjas son tan pequeñas que la membrana de un único glóbulo rojo proporciona material suficiente para 3.000 de ellas. Según Zhang, pueden superar por mucho en número a los glóbulos rojos auténticos y desviar a las toxinas de sus objetivos naturales, absorbiendo las toxinas de la sangre. Eliminar la toxina hace que las bacterias sean más vulnerables al sistema inmune.

Ahora Zhang ha demostrado que esta misma tecnología se podría usar para crear vacunas parecidas a las vacunas "toxoides" que se usan para vacunar a la gente contra la difteria y el tétanos. Mientras que algunas vacunas bacterianas funcionan induciendo una respuesta inmune contra el propio microbio (o partes del mismo), las vacunas toxoides tienen como objetivo las toxinas bacterianas.

En sus experimentos, Zhang y sus compañeros cargaron sus nanoesponjas con toxina alfa, un tipo de toxina formadora de poros producida por el EARM, y las inyectaron en ratones. El "nanotoxoide" resultó no ser nocivo e indujo la producción de anticuerpos que inmunizaron a los animales contra la toxina. Este método además dio mucho mejores resultados que una vacuna experimental compuesta por una forma tratada mediante calor de la misma toxina. La investigación se describe en un artículo reciente en la revista Nature Nanotechnology.

Que una vacuna toxoide funcione depende de las bacterias. Muchas cuentan con otros factores causantes de enfermedades aparte de sus toxinas. El estafilococo áureo, por ejemplo, secreta la toxina formadora de poros que el grupo de Zhang ha usado en su vacuna, pero también tiene proteínas sobre su superficie que se ligan a e inhabilitan células inmunes clave. Tras décadas de investigación y muchos ensayos clínicos fallidos, aún no queda claro qué objetivos o combinación de objetivos debe atacar una vacuna para tener éxito. En la actualidad algunas grandes empresas farmacéuticas investigan vacunas EARM multiobjetivos.

Fabricar una nueva vacuna es un proceso complicado que puede durar más de 10 años. El profesor de pediatría y farmacia de la Universidad de California, Victor Nizet, colabora ahora con Zhang para probar las vacunas nanotoxoides en ratones infectados con distintas formas de EARM. Como el estafilococo áureo segrega distintas toxinas formadoras de poros, deberían poderse cargar varias toxinas de una en la nanopartícula, explica Nozet y "tener una protección potencialmente más robusta contra múltiples cepas".

El nanotoxoide de Zhang también tiene el potencial de abrir el camino a vacunas para múltiples especies de bacterias que dependen de toxinas formadoras de poros para dañar a sus huéspedes.