Un grupo de investigación de Japón ha desarrollado un método para producir vacunas de ARNm altamente activas y de alta pureza utilizando una tapa única para separar fácilmente el ARNm protegido deseado. Esta técnica ‘Purecap’ extrajo hasta el 100 % de ARNm de tipo Cap2 puro, lo que mostró una producción 3-4 veces mayor de la proteína que estimula el sistema inmunitario. Estos resultados abren la posibilidad de vacunas más puras y con menor riesgo de inflamación por impurezas. Sus hallazgos fueron publicados en Nature Communications.

Las vacunas de ARNm se han utilizado con éxito como terapia contra variantes del coronavirus. Esto ha dado a los investigadores la esperanza de su uso futuro como vacuna contra el cáncer. Sin embargo, la pureza de las vacunas dificulta este objetivo porque las impurezas pueden desencadenar el sistema inmunitario. Esto puede causar inflamación alrededor del sitio de la inyección, un efecto secundario común de la vacunación.

Las impurezas en las vacunas de ARNm a menudo se introducen en la etapa de protección. Durante esta etapa, se agrega una estructura de caperuza que mejora la traducción del ARNm y lo protege y estabiliza. Las tapas solo se pueden agregar al ARNm monocatenario, por lo que, idealmente, una vacuna debe contener ARNm monocatenario 100 % puro. Sin embargo, pueden estar presentes cadenas dobles no deseadas de ARNm, lo que reduce su pureza.

Dado que los ARNm de cadena simple y doble tienen propiedades diferentes, se pueden separar mediante una técnica llamada cromatografía líquida de alta resolución de fase inversa (RP-HPLC). Esta técnica separa los ARNm sobre la base de su hidrofobicidad o hidrofilia, es decir, su repulsión o atracción por el agua.

Un grupo de investigación dirigido por el profesor Hiroshi Abe (él, él), el profesor asistente del proyecto Masahito Inagaki (él/él) y la profesora asociada del proyecto Naoko Abe (ella, ella) de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad de Nagoya, en colaboración con Tokio Medical and Dental University, utilizó un método PureCap único para introducir una etiqueta hidrofóbica en la etapa de tapado. El ARNm marcado se separó fácilmente en la etapa de RP-HPLC. Luego, la etiqueta se eliminó fácilmente mediante un tratamiento con luz, lo que resultó en una vacuna con una pureza del 98% al 100%.

« Estábamos muy entusiasmados con el resultado cuando vimos en el gráfico que el proceso de RP-HPLC había separado completamente los ARN con y sin caperuza », dijo Hiroshi Abe. « Para un ARNm de coronavirus, que tiene 4247 bases de longitud, utilizamos con éxito el método PureCap para producir ARNm protegido con más del 98% de pureza ».

El grupo de investigación prestó especial atención a un grupo de estructuras cap que existen en las células animales y vegetales, denominadas Cap0, Cap1 y Cap2. Aunque Cap2 se encuentra en células animales y vegetales, la evaluación de su función ha sido difícil porque no había forma de obtener ARNm protegido puro para garantizar una prueba justa.

« Hasta ahora, la estructura Cap utilizada en las vacunas de ARNm se ha limitado a los tipos Cap0 y Cap1. Sin embargo, usamos nuestra técnica para fabricar estructuras de tipo Cap0, Cap1 y Cap2 », dijo Abe. « El ARNm de tipo Cap0, Cap1 y Cap2 altamente purificado sintetizado con el método PureCap mostró una actividad inmunoestimuladora más baja en comparación con los ARNm sintetizados con técnicas convencionales, lo que demuestra su uso potencial en productos farmacéuticos ».

Como los virus producen principalmente ARNm de Cap1, Cap2 estimula menos el sistema inmunitario. Esto sugiere que una vacuna que usa Cap2 tendría menos probabilidades de causar efectos secundarios no deseados, como inflamación, cuando se inyecta. Sin embargo, aún podría crear proteínas virales cuando se transcriban que hacen que la vacuna sea efectiva.

El grupo utilizó Purecap para crear el ARNm de Cap2 y analizó su capacidad de síntesis de proteínas. Descubrieron que el ARNm de Cap2 producía de 3 a 5 veces más proteína que el ARNm de Cap1, lo que mejoraría la respuesta inmunitaria. También demostraron que sus ARNm de tipo Cap2 provocaban una menor estimulación de la respuesta inflamatoria que los ARNm sintetizados mediante técnicas convencionales.

« Los métodos convencionales de producción de vacunas de ARNm no pudieron preparar ARNm protegido con alta pureza, lo que generó preocupaciones sobre la reducción de la síntesis de proteínas y las reacciones inflamatorias derivadas de las impurezas », dijo Abe. « El método PureCap resuelve estos problemas al purificar selectivamente solo el ARNm protegido. Además, la estructura de tipo Cap2 creada con esta técnica es más eficiente en la síntesis de proteínas y menos irritante para el sistema inmunitario. Esta técnica tiene el potencial de mejorar la seguridad y la eficacia de vacunas de ARNm. Es un avance revolucionario hacia la aplicación práctica de la medicina del ARNm, además de profundizar nuestra comprensión de los fundamentos de la ciencia del ARNm ».