Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) lograron crear anticuerpos contra el cáncer y otras enfermedades como artritis o esclerosis, que se pueden inyectar con una jeringa estándar y en una sola dosis.
Para lograr lo anterior, explica el MIT, los ingenieros químicos envasaron altas concentraciones de anticuerpos en micropartículas que pueden inyectarse. “Esta nueva forma de administrar anticuerpos es más sencilla para los pacientes y reemplaza las infusiones prolongadas e incómodas y estos cambiaria la administración del tratamiento, porque no requerirá que el paciente vaya al hospital a recibir su dosis.
En un comunicado, el MIT explica que los tratamientos contra el cáncer y otras enfermedades se administran por vía intravenosa debido al gran volumen que requiere cada dosis.
Pero con este sistema, los ingenieros del MIT ofrecen una alternativa importante en la reformulación de los anticuerpos para inyectarse con una jeringa en casa.
El trabajo, añade la institución, fue encontrar la forma de crear estas partículas sólidas de anticuerpos altamente concentrados y estuvieran suspendidas en una solución. “Estas partículas contienen suficientes anticuerpos como para que solo se requieran 2 mililitros de solución por dosis”.
«A medida que la población mundial envejece, es necesario que el proceso de tratamiento sea más cómodo y accesible para estas poblaciones», afirma Talia Zheng, estudiante de posgrado del MIT y autora principal del nuevo estudio.
En la investigación también participan Patrick Doyle, profesor de Ingeniería Química y Robert T. Haslam, quien es el autor principal del artículo publicado en Advanced Materials.
ANTICUERPOS ALTAMENTE CONCENTRADO
El MIT explica que los anticuerpos terapéuticos, como el rituximab, usados para tratar algunos tipos de cáncer, consisten en anticuerpos suspendidos en una solución acuosa. Y además de tratar el cáncer, también se utilizan para tratar enfermedades infecciosas, trastornos autoinmunes como la artritis reumatoide, la enfermedad inflamatoria intestinal y la esclerosis múltiple.
Las soluciones de anticuerpos, añade, se formulan a bajas concentraciones (de 10 a 30 miligramos de anticuerpo por mililitro de solución), por lo que los pacientes necesitan recibir al menos 100 mililitros por dosis, una cantidad demasiado grande para inyectarla con una jeringa estándar.
Por lo anterior, señala, se trabajó para reducir este volumen para poder inyectarlo, por lo que la concentración de anticuerpos debería ser de al menos 300 miligramos por mililitro, pero esto haría que la solución fuera demasiado espesa para inyectarla. «No se pueden concentrar las formulaciones existentes a estas concentraciones», afirma Doyle, “porque serián muy viscosos y superan el umbral de fuerza que se puede inyectar en un paciente”.
El comunicado relata que en 2023, el laboratorio de Doyle desarrolló una forma de generar formulaciones de anticuerpos altamente concentrados encapsulándolos en partículas de hidrogel. Sin embargo, este proceso requiere centrifugación, un paso difícil de escalar para la fabricación.
Pero en su nuevo estudio, agrega, los investigadores adoptaron un enfoque diferente que les permite crear gotas suspendidas en una emulsión, similar al aceite y el vinagre. “En este caso, las gotas que contienen anticuerpos disueltos en una solución acuosa y se suspenden en un disolvente orgánico llamado pentanol”.
Estas gotas, explica, pueden deshidratarse posteriormente, dejando anticuerpos sólidos altamente concentrados de aproximadamente 360 miligramos de anticuerpo por mililitro de solución. Estas partículas también incluyen una pequeña cantidad de polietilenglicol, un polímero que ayuda a estabilizarlas.
“Una vez formadas estas partículas sólidas, el disolvente orgánico que las rodea se elimina y reemplaza por una solución acuosa (agua con sales disueltas y una pequeña cantidad de polímero estabilizador), similar a la solución que se usua para infundir anticuerpos terapéuticos”.
El MIT destaca que este proceso de ensamblaje se puede realizar rápidamente mediante un sistema microfluídico y no requiere centrifugación, lo que debería permitir llevarlo más fácilmente y cumplan con las normas GMP (buenas prácticas de fabricación, en español).
«Nuestro primer enfoque fue un poco forzado ,y cuando desarrollamos este nuevo, nos dijimos que tenía que ser simple para que fuera mejor y escalable», afirma Doyle.
PARTÍCULAS INYECTABLES
Los investigadores demostraron que podían controlar el tamaño de las partículas (de aproximadamente 60 a 200 micras de diámetro) modificando el caudal de las soluciones que componen las gotas, añade el MIT.
“Utilizando partículas de 100 micras de diámetro, probaron la inyectabilidad de la solución mediante un medidor de fuerza mecánica. Los estudios demostraron que la fuerza necesaria para empujar el émbolo de una jeringa que contenía la solución de partículas era inferior a 20 newtons”.
Eso es menos de la mitad de la fuerza máxima aceptable que se suele intentar alcanzar, por lo que es muy inyectable, afirma Zheng.
Detalla la investigadora que con una jeringa de 2 mililitros, un tamaño típico para inyecciones subcutáneas, se pudieron administrar más de 700 miligramos del anticuerpos a la vez, suficiente para la mayoría de las aplicaciones terapéuticas.
Los investigadores también demostraron que sus formulaciones se mantuvieron estables en refrigeración durante al menos cuatro meses y ahora planean probar sus partículas de anticuerpos para aplicaciones terapéuticas en modelos animales. También están trabajando en la ampliación del proceso de fabricación para poder producir suficiente cantidad para realizar pruebas a gran escala .