Nanopartículas que se ensamblan solas a temperatura ambiente: una revolución para vacunas y terapias génicas

Una nueva tecnología permite crear nanopartículas inteligentes simplemente con un cambio de temperatura, sin químicos ni equipos complejos. Su potencial para transformar vacunas, terapias génicas y tratamientos del cáncer es asombroso.

Por Enrique Coperías

Imagen conceptual de un científico examinanado el proceso de autoensamblaje de los polimersomas, diminutas cápsulas que transportan proteínas y ácidos nucleicos. Esta tecnología, que utiliza una simple mezcla en agua y un cambio de temperatura, promete revolucionar la fabricación y distribución de vacunas y medicamentos biológicos. Imagen generada con Gemini

En el dinámico universo de la biotecnología, donde los avances pueden marcar la diferencia entre una terapia accesible o una solución inviable, un equipo de investigadores de la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, ha desarrollado una tecnología que podría redefinir cómo se fabrican y distribuyen las vacunas y medicamentos biológicos.

Se trata de unas diminutas cápsulas autoensamblables, llamadas polimersomas, que prometen llevar proteínas y ácidos nucleicos, como el ARN pequeño de interferencia (ARNpi), directamente a las células, con eficiencia y sin necesidad de procesos complejos o costosos.

La innovación, descrita en un artículo reciente de la revista Nature Biomedical Engineering, propone una solución limpia, escalable y sorprendentemente sencilla: basta con mezclar los componentes en agua fría, añadir el fármaco o proteína que se quiera encapsular y calentar el cóctel a temperatura ambiente.

Como por arte de magia, los polimersomas se autoensamblan y quedan listos para actuar como vehículos de precisión en terapias contra infecciones, alergias, cáncer y más.

Del laboratorio al futuro de la medicina

«Lo que me emociona de esta plataforma es su simplicidad y versatilidad», afirma el profesor Stuart Rowan, coautor del estudio y referente mundial en ingeniería molecular, en un comunicado de la Universidad de Chicago. Y añade—: Basta con pasar la muestra de la nevera a temperatura ambiente para obtener nanopartículas listas para entregar una amplia gama de medicamentos biológicos».

La clave está en el uso de polímeros termorresponsivos: moléculas inteligentes que, al calentarse por encima de una cierta temperatura, cambian su comportamiento y se reorganizan para formar estructuras vesiculares, o sea, similares a burbujas, capaces de proteger y transportar principios activos hasta su destino en el organismo.

Esta estrategia evita el uso de disolventes tóxicos, equipamiento especializado o técnicas como la microfluídica, necesarias en la producción de las nanopartículas lipídicas (LNP), como las utilizadas en las vacunas de ARNm contra la covid-19. El resultado es un sistema más robusto, más seguro y, sobre todo, mucho más fácil de escalar.

Un solo sistema, múltiples aplicaciones

Samir Hossainy, primer autor del estudio y estudiante de posgrado en la Facultad Pritzker de Ingeniería Molecular, fue quien lideró la búsqueda de un sistema versátil capaz de funcionar tanto para proteínas como para ARN. «La mayoría de las plataformas actuales están especializadas en un solo tipo de carga —explica Hossainy—. Queríamos crear una que lo hiciera todo, y que además fuera escalable, sin necesidad de disolventes tóxicos ni procesos complicados».

Este bioingeniero diseñó desde cero los polímeros necesarios, probando más de una docena de materiales diferentes hasta encontrar la fórmula ideal. El resultado fue un polímero soluble en agua fría que, al calentarse, se autoensambla en partículas uniformes y estables, y es capaz de encapsular más del 75% de proteínas y casi el 100% del ARNpi, también llamado ARN de silenciamiento. Recordemos que este material genético se utiliza en medicina para apagar genes específicos, lo que impide que produzcan proteínas asociadas a una gran abanico de enfermedades, tratar trastornos genéticos hasta cánceres y enfermedades virales de forma dirigida, bloqueando directamente la causa molecular del problema.

La tecnología desarrollada por Hossainy y sus colegas supera ampliamente a los métodos actuales.

«El tamaño y la forma de nuestras partículas están determinados únicamente por la química de los polímeros que diseñé desde cero —precisa Hossainy—. No tenemos que preocuparnos por variaciones o mezclas de tamaños, que son un problema común en muchas nanopartículas».

Pero lo realmente revolucionario de este proyecto es que esta misma formulación sirvió para todos los ensayos realizados: desde vacunas subunitarias hasta terapias de silenciamiento génico en el cáncer y tratamientos de tolerancia para el asma. «No tuvimos que adaptar una versión distinta para cada aplicación», subraya el investigador.

Los investigadores diseñaron nanopartículas que pueden autoensamblarse a temperatura ambiente y transportar ARN (en verde) a células vivas (núcleos mostrados en azul), lo que ofrece una nueva vía para el diseño de vacunas y fármacos biológicos. Cortesía: Hossainy et al.

Vacunas más eficaces y duraderas

En el campo de la vacunación, los resultados son especialmente prometedores. Al encapsular una proteína modelo (ovalbúmina) y administrarla en ratones junto a un adyuvante inmunológico—una sustancia que se añade a las vacunas para potenciar la respuesta del sistema inmunitario frente al antígeno—, los científicos observaron una respuesta de las defensas intensa y sostenida, con generación de anticuerpos durante más de un año con una sola dosis.

Además, cuando los científicos añadieron grupos de manosa en la superficie de los polimersomas, lograron dirigirlos específicamente hacia células inmunitarias, como las dendríticas, una estratagema que amplificó aún más la respuesta. Esta estrategia de direccionamiento mejora la eficacia sin necesidad de aumentar la dosis, según Hossainy.

Las pruebas también demostraron un aumento notable en la activación de las células T CD8+, actores esenciales para la inmunidad celular contra virus y células tumorales. Este tipo de respuesta suele ser difícil de lograr con las vacunas convencionales.

Terapias génicas para el cáncer mediante el silenciamiento de genes

Otra aplicación brillante del sistema fue el transporte de las citadas ARNpi, pequeñas moléculas capaces de apagar genes específicos. En modelos de cáncer de mama, los polimersomas lograron introducir este tipo de ácido ribonucléico en los tumores, apagar genes concretos, como el VEGF-A y el Bcl-2, y detener el crecimiento del tumor en ratones.

Comparado con Lipofectamine 2000 —uno de los agentes de transfección más usados en laboratorio—, los polimersomas mostraron una eficacia superior, tanto en el silenciamiento genético como en la inhibición tumoral. Además, al tratarse de una plataforma acuosa, sin alcoholes ni lípidos ionizables, los efectos adversos se redujeron considerablemente.

Inducción de tolerancia inmunológica para alergias y enfermedades autoinmunes

El equipo también exploró la posibilidad de utilizar estos nanovehículos en terapias inversas, es decir, tratamientos destinados a evitar respuestas inmunes en lugar de provocarlas.

Usando un modelo de asma alérgica, inyectaron proteínas encapsuladas en los polimersomas antes de sensibilizar a los ratones con alérgenos. El resultado fue una drástica reducción en la inflamación pulmonar, niveles de inmunoglobulina E o IgE (anticuerpos alérgicos) y presencia de eosinófilos —un tipo de glóbulo blanco—, sin necesidad de adyuvantes.

Esto sugiere que la tecnología podría ser utilizada en terapias para enfermedades autoinmunes o alérgicas, ya que ayudaría al sistema inmunológico a tolerar ciertos antígenos sin desencadenar reacciones peligrosas.

El primer autor del estudio Samir Hossainy, trabaja en el laboratorio del profesor Stuart Rowan, referente mundial en ingeniería molecular, en la Uiversidad de Chicago. Cortesía: Jason Smith

¿Por qué esta tecnología es clave para el futuro de las vacunas?

✅ Escalable globalmente: al no depender de microreactores, ni de disolventes orgánicos ni de técnicas de purificación complejas, las formulaciones podrían ser producidas en entornos hospitalarios o incluso distribuidas como kits listos para mezclar, algo impensable con muchas tecnologías actuales..

✅ Compatible con múltiples tipos de fármacos: funciona tanto con proteínas, ARNpi y se está adaptando para el ARNm, lo que podría convertirla en una plataforma universal para la entrega de biológicos.

✅ Reducción de costes y barreras logísticas: evita procesos caros y reduce la dependencia de infraestructuras como ultracongeladores, lo cual facilita la equidad en el acceso a terapias. En efecto, una de las grandes fortalezas de esta tecnología es su facilidad de almacenamiento y transporte. Los polimersomas pueden ser liofilizados —es decir, secados al vacío— y almacenados sin necesidad de refrigeración. Cuando se necesita su uso, basta con rehidratarlos en agua fría y calentarlos a temperatura ambiente. Están listos para ser administrados. «Poder almacenarlos en seco mejora drásticamente la estabilidad del ARN o la proteína», apunta Hossainy. Esto representa una ventaja crítica en campañas de vacunación a gran escala, especialmente en zonas con infraestructura limitada o durante emergencias sanitarias.

Cuáles son los próximos pasos

El equipo de investigación ya está trabajando en adaptar esta plataforma para encapsular ARN mensajero (mRNA), de mayor tamaño que el ARNpi, y colaborar con otras instituciones en ensayos preclínicos para evaluar su eficacia en escenarios reales.

El profesor Jeffrey Hubbell, también coautor del estudio y actualmente en la Universidad de Nueva York, resume la ambición del proyecto: «Nuestro objetivo no era solo hacer algo científicamente elegante, sino algo útil, aplicable, que realmente pueda llegar a los pacientes».

Con una tecnología que se ensambla sola, que puede transportar múltiples tipos de carga, que es estable sin frío, y que mejora tanto la inmunización como la tolerancia inmunológica, los polimersomas parecen estar en la línea de salida de una revolución terapéutica. ▪️

• Información facilitada por la Universidad de Chicago

• Fuente: Hossainy, S., Kang, S., Gómez Medellín, J.E. et al. Thermoreversibly assembled polymersomes for highly efficient loading, processing and delivery of protein and siRNA biologics. Nature Biomedical Engineering(2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41551-025-01469-7