Encapsulación de vacuna frente al virus del síndrome respiratorio y reproductivo porcino en nanopartículas de ácido poli(láctico-co-glicólico)

Abstract

El síndrome respiratorio y reproductivo porcino (PRRS) afecta a las granjas de producción porcina a nivel mundial, causando anorexia, fiebre y dificultad respiratoria en cerdos en crecimiento; mientras que en cerdas adultas se caracteriza por la disfunción reproductiva y abortos. Las vacunas comerciales disponibles actualmente sólo son capaces de proporcionar una protección parcial frente al virus del PRRS (PRRSV) debido a su capacidad de mutación y la amplia variedad de cepas existente. Por ello se ha planteado la administración de vacunas encapsuladas en nanopartículas (NPs) que puedan favorecer su aplicación por vía mucosal consiguiendo así potenciar la respuesta inmune en el hospedador. El ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA) es un copolímero ampliamente utilizado para la síntesis NPs poliméricas con aplicaciones biomédicas debido a sus propiedades de biocompatibilidad y biodegradabilidad. En este trabajo se encapsuló una vacuna viva atenuada frente al PRRSV en NPs de PLGA mediante el método de coprecipitación. Las NPs fueron caracterizadas por diversas técnicas como microscopía electrónica de barrido (SEM), dispersión de luz dinámica (DLS) y espectroscopía ultravioleta-visible. Debido a que la célula diana del virus es el macrófago alveolar pulmonar, para realizar los experimentos in vitro se aislaron monocitos de sangre periférica para su posterior diferenciación a macrófagos. Estas células fueron infectadas con NPs y con virus vacunal. Los resultados mostraron una eficiencia de encapsulación del virus cercana al 70%. Se obtuvieron NPs de tamaño en el rango de 100 a 450 nm que permitieron la encapsulación del virus y su posterior fagocitosis por los macrófagos. Aunque se confirmó que las NPs eran exitosamente fagocitadas por lo macrófagos derivados de monocitos utilizando NPs cargadas con el colorante Rojo de Nilo, mediante citometría de flujo se observó un porcentaje de infección bajo a partir de las NPs cargadas con el virus vacunal, probablemente asociado al uso de un virus atenuado. Asimismo, se caracterizaron las propiedades citotóxicas de las NPs en la aplicación en cultivo celular.

Porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) is an economically important viral disease for the pig industry worldwide. In growing pigs it causes anorexia, fever, respiratory distress, while in pregnant sows it is characterized by reproductive dysfunction and abortions. Current vaccines fail to completely prevent PRRS outbreaks since new variants are constantly emerging. Microencapsulation of vaccine agents is seen as an attractive alternative as it allows it mucosal administration as well as to enhance the host immune response. Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) is a copolymer widely used for the synthesis of polymeric NPs with biomedical applications as it is biocompatible and biodegradable. In the present work, we entrapped attenuated PRRSV within PLGA nanoparticles by the coprecipitation technique. The NPs were characterized by a number of techniques, including scanning electron microscope (SEM), dynamic light scattering (DLS) and ultraviolet-visible spectroscopy. For in vitro studies, monocytes were isolated from porcine peripheral blood for further differentiation into macrophages. The vaccine virus, either encapsulated in NPs or unencapsulated, was inoculated into macrophages. The results showed that the entrapment efficiency of PRRSV loaded NPs was about 70% with NPs presenting a size that allows the virus to be encapsulated and phagocytosed by macrophages. Although NPs were confirmed to be successfully phagocytosed by using Nile Red dye loaded NPs, a low infection rate was observed by flow cytometry using vaccine virus loaded NPs, probably associated to the use of an attenuated virus. Furthermore, toxicity of the NPs was detected in cell culture.