Nanotecnología y VIH: Aplicación de dendrímeros en estrategias terapéuticas y preventivas frente a la infección

• Autores: Enrique Vacas Córdoba
• Directores de la Tesis: Maria Angeles Muñoz Fernandez (dir. tes.), Marjorie Pion (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2013
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José María Almendral del Río (presid.), Núria Gironés Pujol (secret.), María Francesca Ottaviani (voc.), Mónica de la Fuente del Rey (voc.), Francisco Javier de la Mata de la Mata (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • RESUMEN La Nanotecnología ha permitido la aparición de nuevos nanomateriales y herramientas, como los dendrímeros, útiles en el desarrollo de nuevas terapias y estrategias preventivas frente al VIH.

    El uso de células dendríticas (CD), células presentadoras de antígeno con un papel fundamental en el establecimiento de la respuesta inmune celular, se está evaluando como una potencial estrategia en el desarrollo de nuevas vacunas. A su vez, en el marco de la búsqueda de nuevas estrategias de vacunación más efectivas contra el VIH, los dendrímeros se han propuesto como nuevos vectores para el transporte y liberación de biomoléculas que permitan mejorar la captura y presentación antigénica por parte de las CD. Por ello, se ha evaluado el potencial inmunoestimulador de glicodendrímeros decorados con maltosa y fosforodendrímeros como agentes transportadores de péptidos derivados del VIH, con el fin de incrementar la captura antigénica e inmunoestimulación de las CD, y por tanto, desencadenar una respuesta inmunológica más potente en el contexto de la infección por el VIH.

    Se ha demostrado como el tratamiento de las CD con ambos tipos de dendrímeros no afecta a su viabilidad ni a su capacidad de maduración. Además, tanto los glicodendrímeros catiónicos como los fosforodendrímeros, en asociación con péptidos derivados del VIH, permiten y facilitan una mayor captura de estas moléculas por parte de las CD en comparación a cuando estos péptidos no se encuentran complejados con las nanopartículas. Sin embargo, el fenotipo de las CD inmaduras y maduras, así como sus principales funciones, tales como su capacidad de migración o de expresión y secreción de citoquinas, se ven afectados cuando éstas son tratadas con los glicodendrímeros catiónicos, mostrando un estado de activación e inmunoestimulación. En el caso de los fosforodendrímeros, éstos inducen importantes cambios en el fenotipo de las CD, alterando también sus propiedades migratorias, su capacidad para estimular la activación y proliferación de células T in vitro e impidiendo la producción de citoquinas proinflamatorias, lo que sugiere la inducción de un perfil tolerogénico en las CD.

    Estos resultados muestran el potencial de los dendrímeros decorados con azúcares como transportadores de biomoléculas para la mejora de la captura antigénica y la activación del sistema inmune a través de la estimulación de las CD. En el caso de los fosforodendrímeros, éstos inducen unos cambios en la funcionalidad de las CD que impiden su uso en estrategias de vacunación frente al VIH. Sin embargo, las características tolerogénicas de las CD tratadas con fosforodendrímeros, sugiere otras posibles aplicaciones terapéuticas de los mismos, ya sea como agentes antiinflamatorios, compuestos que permitan prevenir la aparición de rechazos en procesos de trasplante o agentes inductores de tolerancia en diversos procesos de alergia, aunque se requieren nuevas investigaciones que confirmen estos hechos.

    Además, otras estrategias, como el desarrollo de microbicidas de uso tópico o métodos de profilaxis pre-exposición, se están investigando para la búsqueda de nuevas herramientas que permitan poner freno a la trasmisión por vía sexual del VIH, especialmente en mujeres y colectivos homosexuales.

    Los dendrímeros polianiónicos de tipo carbosilano G3-S16 y G2-NF16 mostraron una gran biocompatibilidad, alta actividad anti-VIH y una potencial aplicación como microbicidas de uso tópico en la prevención de la transmisión sexual del VIH. Estos dendrímeros tuvieron una gran capacidad para bloquear la entrada viral en el interior de células epiteliales y, además, presentaron una acción protectora frente a la disrupción de las monocapas epiteliales ocasionada por el VIH. Los dendrímeros impidieron también la infección in vitro de células primarias y líneas celulares por diversos aislados primarios y de laboratorio del VIH-1 y por el VHS-2. Estos compuestos no produjeron cambios en los perfiles de producción de citoquinas de las células epiteliales, en la proliferación celular, en la microbiota vaginal o en la supervivencia espermática. Además, no se detectó irritación, inflamación o lesiones vaginales en hembras de ratones de la cepa CD1(ICR) tras la administración vaginal de estos dendrímeros, lo que demuestra su seguridad y los convierte en magníficos candidatos a microbicidas.

    Sin embargo, debido al fracaso de la mayoría de ensayos clínicos basados en el uso de moléculas simples, se ha postulado el desarrollo de estrategias combinatorias entre diferentes agentes antirretrovirales como una aproximación válida para el diseño de nuevos microbicidas. Se evaluaron diferentes combinaciones de estos dendrímeros polianiónicos de tipo carbosilano con distintos antirretrovirales (ARV) frente a distintos aislados virales, tanto en células primarias como en líneas celulares. Los dendrímeros G3-S16 y G2-NF16 mostraron una actividad sinérgica o aditiva con los ARV zidovudina, efavirenz, maraviroc y tenofovir en la mayoría de las combinaciones probadas, tanto frente a aislados X4, R5 como con tropismo dual.

    Además se ha estudiado el mecanismo de acción de estos dendrímeros. Se ha visto como los compuestos G3-S16 y G2-NF16 inhiben la infección viral a nivel de la entrada, actuando sobre distintas proteínas de la superficie viral y de la célula hospedadora, lo que impide la fusión de membranas a través de un bloqueo de la interacción gp120/CD4. Además, y por primera vez, hemos demostrado como los dendrímeros pueden inhibir la transmisión del VIH célula-célula y dificultan la formación de sinapsis infecciosas. Por tanto, los dendrímeros carbosilanos G3-S16 y G2-NF16 presentan un mecanismo de acción inespecífico y multifactorial, debido a su unión a diversas proteínas tanto de la envuelta viral como de la membrana de la célula susceptible de infección.

    Los prometedores resultados obtenidos con los dendrímeros carbosilanos G3-S16 y G2-NF16, así como sus combinaciones con ARV, apoyan el desarrollo de nuevas investigaciones para evaluar su potencial microbicida en modelos in vivo para la prevención de la propagación del VIH.

    Palabras clave: VIH, dendrímero, nanotecnología, microbicida, vacuna, célula dendrítica