Un diseño de UTR tipo panhandle confirma protección en ratones con vacunas de ARNm contra la influenza a dosis bajas
Diseño de vacunas contra la influenza para reducir la dosis
Un estudio en ratones mostró que el diseño de regiones no traducidas (UTR) derivadas del virus de la influenza A mejoró la protección de vacunas de ARN mensajero (ARNm) a dosis bajas. Los investigadores confirmaron la protección con vacunas correspondientes a cada virus, administradas en dos dosis de 0,1 μg cada una. La eficacia preventiva en personas aún no se ha verificado.
Los virus de la influenza experimentan cambios antigénicos continuos, por lo que se necesitan estrategias para mejorar la amplitud de la protección de las vacunas. Las vacunas de ARNm permiten un desarrollo rápido y un diseño flexible, pero lograr suficiente expresión del antígeno y una respuesta inmunitaria con dosis pequeñas también exige considerar elementos reguladores más allá de la secuencia antigénica. Este estudio se centró en las UTR, que regulan la estabilidad del ARNm y la producción de proteínas.
Protección a dosis bajas mediante la estructura viral tipo panhandle
Los investigadores se inspiraron en el segmento M del virus de la influenza A. Diseñaron UTR para que las secuencias complementarias de los dos extremos del ARN se aparearan y formaran una estructura tipo panhandle, e introdujeron mutaciones en la UTR 3′ para reforzar el apareamiento de bases. Entre estos diseños, M1+2 produjo una mayor expresión de proteínas en células cultivadas y ratones que las UTR derivadas de M sin mutaciones y el control con UTR de α-globina. Sin embargo, la estabilidad estructural predicha no se relacionó de manera sistemáticamente proporcional con la eficiencia de expresión, por lo que resulta difícil explicar el efecto únicamente por el aumento de estabilidad.
Las vacunas contenían ARNm que codificaba el antígeno hemaglutinina (HA) de la influenza, encapsulado en nanopartículas lipídicas (LNP). Los ratones recibieron dos inyecciones intramusculares de 0,1 μg cada una, con un intervalo de 14 días, y se sometieron a un desafío viral el día 28 después de la primera dosis. En ensayos separados con vacunas de HA correspondientes a H1N1, H3N2 o influenza B, todos los ratones de los grupos M1+2 sobrevivieron sin perder peso durante los 14 días posteriores al desafío. Cada grupo de cada ensayo incluía seis ratones. Esto no significa que una sola vacuna ofreciera protección cruzada contra los tres virus.
La dosis de comparación también es relevante. Con 2 μg por dosis, todos los grupos vacunados sobrevivieron independientemente del tipo de UTR, y los títulos de anticuerpos de inhibición de la hemaglutinación de M1+2 no difirieron significativamente de los de otros candidatos destacados. La ventaja protectora del diseño M1+2 fue más clara con la dosis baja. En un análisis inmunitario separado se detectó una respuesta de secreción de interferón gamma (IFN-γ) específica del antígeno 24 horas después de una dosis de refuerzo, aunque los investigadores describieron como modesta la magnitud de la respuesta de células T. Este análisis examinó la respuesta poco después de la reexposición al antígeno; no debe interpretarse como una demostración directa de una inmunidad potente de células T en el ensayo de protección con 0,1 μg.
La aplicación a otras vacunas y la eficacia clínica requieren más evaluación
Estos resultados sugieren que optimizar las UTR podría contribuir a reducir la dosis de las vacunas de ARNm contra la influenza. Sin embargo, el comparador fue la formulación con UTR de α-globina utilizada en el estudio; no se realizó una comparación directa con una vacuna comercial como producto terminado.
Queda por estudiar si el mismo diseño puede aplicarse a vacunas contra otros virus o antígenos tumorales. Si la reducción de dosis se mantiene durante el desarrollo, podría aportar ventajas en los costos de producción y el suministro, pero este estudio no confirmó beneficios económicos ni una reducción de los efectos adversos en personas. La persistencia de la protección a largo plazo y la dosis eficaz y la seguridad en personas requieren evaluaciones específicas. Las condiciones y los resultados del estudio se presentan en el artículo original de NPJ Vaccines.
Influenza viruses pose a persistent threat to global public health, causing widespread respiratory illness and significant morbidity. Vaccination remains the most effective strategy to reduce the burden of both seasonal and pandemic influenza. mRNA vaccines represent a promising alternative to conventional vaccine platforms due to their rapid development, flexibility, and high efficacy. Nonetheless, optimizing non-coding regulatory elements such as untranslated regions (UTRs) remains crucial for enhancing mRNA vaccine performance. In this study, we designed a novel UTR derived from the influenza A virus M segment, engineered to form optimal panhandle structures through selective base-pair enhancing mutations (M1 + 2), aiming to improve mRNA translation efficiency and immunogenicity. Using both reporter and HA antigen-encoding mRNAs, we demonstrated that the M1 + 2 UTR significantly enhanced protein expression in vitro and in vivo compared to unmodified UTRs and the canonical α-globin UTR control. In a murine model, low-dose (0.1 μg) vaccination with HA mRNA-lipid nanoparticles (LNPs) incorporating the M1 + 2 UTR elicited robust innate, humoral, and T cell-mediated immune responses, and conferred complete protection against lethal challenge with seasonal influenza strains, including H1N1, H3N2, and IBV. Our findings underscore the potential of rational UTR design in developing more efficacious and dose-sparing mRNA vaccines.
Los resultados ofrecen a los equipos de desarrollo de vacunas una base para incluir las UTR, además de las secuencias antigénicas, como variable de comparación al diseñar candidatos a dosis bajas. Por ejemplo, pueden modificar la UTR manteniendo el mismo antígeno HA y las mismas condiciones de administración, y evaluar si las respuestas de anticuerpos y la protección en ensayos de desafío viral se mantienen al reducir la dosis. La posibilidad demostrada en este estudio en ratones se limita a dos dosis de 0,1 μg cada una. El desarrollo posterior deberá evaluar si una mayor expresión se traduce en protección a largo plazo y si se mantiene el equilibrio entre activación inmunitaria y seguridad. El aumento del volumen de producción y la reducción de costos son beneficios potenciales si estas evaluaciones avanzan; los resultados no significan que se haya establecido una dosis menor y segura para las personas.