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Vacunas de ADN o ARN contra el nuevo coronavirus

Solo la ingeniería genética puede crear un suero protector en meses en lugar de en años.

RICHARD BORGE

En síntesis

Para obtener con rapidez posibles vacunas frente a la COVID-19, los investigadores emplean la ingeniería genética en lugar de los métodos clásicos, que requieren años.

Tres técnicas distintas con moléculas de ADN y ARN avanzan a toda velocidad hacia la fase de ensayos en humanos, pero no se sabe si funcionarán o si podrán fabricarse a escala de millones de dosis.

El 10 de enero, cuando los investigadores chinos publicaron el genoma de un virus extraño, de rápida propagación, se confirmó la mayor preocupación de Dan Barouch. El genoma se asemejaba al del coronavirus que causó el brote de SARS en 2003, pero presentaba diferencias notables. «Enseguida me di cuenta de que nadie sería inmune a él», cuenta Barouch, director de virología e investigación de vacunas del Centro Médico Beth Israel Deaconess, en Boston.

En cuestión de días, su laboratorio y otros muchos en todo el mundo comenzaron a diseñar vacunas con la esperanza de proteger a miles de millones de personas frente al virus SARS-CoV-2, la mayor amenaza para la salud y la prosperidad del planeta desde la Segunda Guerra Mundial. A principios de abril, cerca de 80 empresas e instituciones de 19 países estaban investigando vacunas, la mayoría de tipo génico, en lugar de seguir los métodos ortodoxos, como los empleados en las vacunas contra la gripe durante más de 70 años. [En España, unos pocos centros participan en la elaboración de una vacuna, entre ellos el Centro Nacional de Biotecnología, del CSIC]. Los laboratorios predijeron que se podría contar con una vacuna comercial para administración de urgencia o uso compasivo a principios de 2021, algo inusitadamente rápido, a la vista de que se viene a tardar una década en perfeccionar y distribuir vacunas contra patógenos nuevos. Incluso la acelerada vacuna contra el virus del Ébola precisó cinco años para entrar en ensayos clínicos extensos. Si Barouch y sus homólogos logran un remedio seguro y eficaz en un año, será el desarrollo de una vacuna más rápido de la historia, según dice.

Sin embargo, el objetivo no es nada fácil. Aunque los laboratorios han creado varias vacunas génicas frente a otros virus, ninguna se ha comercializado para una enfermedad humana.

Cuando se inyecta una vacuna estándar, ciertas partes del virus penetran en las células cercanas al punto de inyección. El sistema inmunitario reconoce como una amenaza las moléculas de estos fragmentos, llamadas antígenos, y reacciona produciendo anticuerpos, unas proteínas capaces de encontrar el virus en cualquier parte del cuerpo y neutralizarlo. Después de este ensayo general, el sistema inmunitario aprende a deshacerse de los invasores y así está listo para detener una infección en el futuro.

La estrategia tradicional consiste en cultivar virus debilitados en huevos de gallina (o, más recientemente, en células de mamíferos o de insectos) y extraer los fragmentos deseados. Para virus conocidos que cambian cada año, como el de la gripe, se suele tardar entre cuatro y seis meses en lograr los antígenos adecuados. Un microorganismo nuevo puede precisar múltiples intentos durante años. Es demasiado tiempo para neutralizar un virus que ya se ha diseminado en proporciones pandémicas.

Por este motivo, numerosos laboratorios están recurriendo a las vacunas génicas. Con la información del genoma del virus, se crea un modelo de antígenos escogidos, que es una secuencia de ADN o ARN (las moléculas portadoras de instrucciones genéticas). Después se inyecta el ADN o ARN en células humanas. Con esas instrucciones, la maquinaria celular fabrica antígenos del virus frente a los que reacciona el sistema inmunitario. Las células responden a las instrucciones como parte normal de su existencia diaria. Precisamente esta característica es la que aprovechan los virus: como no pueden reproducirse solos, fabrican copias de sí mismos con la maquinaria de la célula. Las nuevas partículas salen de la célula y pasan a las vecinas, propagando la infección.

Prácticamente todos los laboratorios buscan la manera de entrenar a las células humanas para que produzcan un antígeno llamado proteína espiga, o S. Esta molécula protruye del SARS-CoV-2 como un taco en un neumático y permite que el virus se fije a la célula humana y se cuele en su interior. Para introducir la secuencia genética de la espiga en el cuerpo humano, casi todos los laboratorios se basan en uno de los tres planteamientos siguientes. El primero es un plásmido de ADN, por lo común, una molécula pequeña con forma de anillo. Es un recurso muy útil porque, si el virus muta, los investigadores pueden remplazar fácilmente la secuencia genética. Se han elaborado vacunas de plásmidos de ADN para usos veterinarios en peces, perros, cerdos y caballos, pero las aplicaciones humanas se retrasan, sobre todo por la dificultad para atravesar la membrana protectora externa de la célula y llegar a la maquinaria de su interior. Un avance reciente es la inyección de la vacuna con un instrumento que aplica breves descargas eléctricas en las células cercanas al punto de inyección; de este modo se abren poros en las membranas celulares por los que penetra la vacuna.

Inovio Pharmaceuticals, con sede en Plymouth Meeting, Pensilvania, emplea el método del plásmido de ADN. Hace varios años puso en marcha ensayos clínicos dirigidos a las proteínas espiga de otro coronavirus, el que causa el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS, por sus siglas en inglés). Según el director ejecutivo, Joseph Kim, los niveles de anticuerpos en las personas vacunadas son iguales o superiores a los observados en las muestras de sangre de enfermos que se recuperaron [de forma natural] del MERS. La empresa ha adaptado su plataforma (el plásmido y los medios para ponerlo a prueba) con objeto de elaborar una vacuna contra el SARS-CoV-2.

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Las vacunas de plásmidos de ADN transfieren la información genética que portan al ARN de la maquinaria celular, que produce los antígenos de la espiga. Pero es posible omitir el paso del plásmido mediante la incorporación de la información genética en una hebra de ARN; este segundo enfoque es el de las vacunas de ARN. El ARN es transportado dentro de lípidos que se inyectan en el organismo: estas moléculas grasas entran fácilmente en las células. Según las investigaciones, las vacunas de ARN superarían a los plásmidos de ADN en cuanto a la activación del sistema inmunitario para producir anticuerpos. También parecen inducir una inmunidad más potente (mayor memoria del sistema inmunitario) y, por tanto, requerir menores dosis. Se están llevando a cabo ensayos clínicos de fase inicial con vacunas de ARN para otras enfermedades víricas, como la rabia, la infección por VIH y la fiebre de Zika. Moderna, en Cambridge, Massachusetts, emplea esta táctica para el SARS-CoV-2.

Las vacunas de ARN son menos estables que las de plásmidos de ADN, ya que las enzimas habituales del organismo las degradan rápidamente. El calor también las deteriora. En general, las vacunas de ARN deben mantenerse congeladas o refrigeradas, lo que supone inconvenientes logísticos, sobre todo en los países más pobres. Las de plásmidos de ADN son estables a mayores temperaturas.

En Johnson & Johnson, Barouch y su grupo trabajan con un tercer planteamiento: insertar la secuencia de ADN en un virus del resfriado común. Una vez inyectado, este vector adenovírico, como se le llama, infecta las células humanas e introduce en ellas la secuencia que porta. Los adenovirus penetran con facilidad en las células, aunque se ha demostrado que el sistema inmunitario humano reconoce enseguida algunos de ellos y los ataca antes de que lleguen a su destino. Barouch emplea un adenovirus que, según las pruebas, es poco probable que sea reconocido. Algunos expertos también temen que el propio adenovirus se replique en el organismo y cause enfermedades. Para evitar esa posibilidad, el equipo de Barouch usa un virus genomodificado no replicativo; es incapaz de producir copias de sí mismo dentro de la célula humana porque necesita para la replicación una sustancia que el cuerpo humano no le aporta. A finales de abril, la Universidad de Oxford comenzó un pequeño ensayo con otro adenovirus no replicativo.

Una vez que se confirma la funcionalidad básica de una vacuna en los cultivos de laboratorio, se evalúa en animales para ver si es inocua y si provoca una respuesta inmunitaria. A continuación, se prueba en las personas: primero en pequeños grupos para verificar la seguridad y los efectos secundarios, y luego en números cada vez mayores para determinar su eficacia. El plásmido de ADN de Inovio inició la fase de estudios humanos a escala reducida el 6 de abril, solo tres meses después de la publicación del genoma del SARS-CoV-2. Moderna comenzó pequeños ensayos clínicos de su vacuna de ARN incluso antes, el 16 de marzo, y en abril el Gobierno de Estados Unidos prometió destinar hasta 483 millones de dólares para acelerar la producción en masa si los ensayos salieran bien. El laboratorio de Barouch ideó un prototipo de vacuna de adenovirus en solo cuatro semanas. Johnson & Johnson, en colaboración con aquel, la está probando ahora en ratones, hurones y macacos. El 30 de marzo, el Gobierno de Estados Unidos y Johnson & Johnson consignaron más de mil millones de dólares para financiar ensayos clínicos a gran escala, que está previsto que comiencen en septiembre si los estudios reducidos son satisfactorios.

Aunque el tiempo transcurrido desde el brote de la epidemia hasta las pruebas restringidas ha sido mucho más rápido que si se hubiera seguido el método del huevo, no hay seguridad de que los ensayos prolongados de vacunas genomodificadas no vayan a requerir años. Por suerte, el SARS-CoV-2 no parece mutar tan rápido como el virus de la gripe, lo que permite suponer que, una vez obtenida, una vacuna eficaz podría conferir una protección duradera.

Además de la eficacia, los expertos vigilan los ensayos clínicos para detectar una «potenciación de la enfermedad», esto es, la posibilidad de que la vacuna empeore involuntariamente los síntomas de la COVID-19, la enfermedad que causa el SARS-CoV-2. En hurones que recibieron una vacuna experimental contra el SARS en 2004 apareció una inflamación nociva. Kim asegura que los humanos tratados con las vacunas experimentales anti-SARS no sufrieron una intensificación de la enfermedad. Pero esas formulaciones nunca llegaron a los ensayos clínicos a gran escala porque la epidemia, que afectó a unas 8000 personas en casi 30 países, se extinguió en poco más de un año.

Las empresas están acelerando el tiempo de desarrollo de una vacuna contra el SARS-CoV-2, en parte, mediante su estudio en múltiples especies animales a la vez y, al mismo tiempo, con un número reducido de personas. El proceso habitual es evaluar un animal cada vez y, después, a las personas, para asegurarse de que los efectos secundarios son de escasa entidad, la respuesta inmunitaria es importante y la enfermedad desaparece. La falta de tiempo explica ese mayor riesgo.

Proteger el mundo frente a la COVID-19 va a precisar una enorme capacidad de fabricación. Nunca se han producido vacunas de plásmidos de ADN o de ARN en millones de dosis, y las empresas pequeñas, como Inovio y Moderna, no tendrían por sí solas la capacidad necesaria. A decir de Barouch, la vacuna de adenovirus exige más tiempo al principio, pero una vez validada, podrá fabricarse a gran escala rápidamente. Con el método de adenovirus, Johnson elaboró millones de dosis de una vacuna contra el virus del Ébola, que ahora se está evaluando en ensayos clínicos de grandes dimensiones. Algunos grupos están investigando otras técnicas de ADN que podrían llevar más tiempo.

Ningún prototipo de vacuna es un claro favorito todavía, en opinión de Brenda G. Hogue, especialista en virología y coronavirus en la Universidad Estatal de Arizona. Pero sostiene que la rapidez de las investigaciones genéticas y la enorme dedicación de las empresas son alentadores: «Me siento muy optimista».

 

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