‍Por MVZ Mariana Álvarez Pérez y MVZ Rocío López Hernández

Las vacunas existen desde 1796. La Real Academia, las describe como “preparado de antígenos que, aplicado a un organismo, provoca una respuesta de defensa” (RAE, 2020).

Con las vacunas se ha logrado erradicar enfermedades como la viruela y también disminuir la frecuencia de algunas otras como por ejemplo el tétanos, ya que estas, estimulan la producción de anticuerpos y preparan a nuestro organismo para poder hacer frente a los microorganismos que nos causan las enfermedades.

¿Cómo se logra inmunizar mediante las vacunas?

‍Los microorganismos están formados por pequeñas estructuras que nuestro organismo reconoce como extrañas, en ese momento, se activa una señal de eliminación y el organismo comienza a defenderse. A través de una vacuna, se introducen de forma deliberada los antígenos,  para que el cuerpo produzca anticuerpos, que son las proteínas que utiliza el sistema inmune para eliminarlos.

Cabe aclarar que, la vacunación logra disminuir la afección que provoca cierta enfermedad y que están diseñadas especialmente para el microorganismo que la provoca y no para ningún otro. Por ejemplo: la vacuna contra el tétanos no nos protege contra la influenza y ésta última no nos protege contra SARS-CoV-2.

El descubrimiento del nuevo coronavirus SARS-CoV-2 y las repercusiones que tiene en los humanos ha movilizado a todo el mundo, por lo que una de las estrategias para lidiar con este microorganismo es la creación y aplicación de una vacuna. Actualmente algunas ya están en pruebas y producción, algunas ya se ha comenzado a aplicar. Pero para llegar a este punto, los prototipos tuvieron que pasar por varias etapas que te presentamos a continuación:

Identificación del microorganismo‍

Cuando se identificaron personas con síntomas característicos de una nueva enfermedad, los científicos a través de muestras de exudado de pacientes enfermos lograron aislar al coronavirus con herramientas de biología molecular e identificarlo, posteriormente se nombró como SARS-CoV-2, debido a que tiene una importante similitud con el ya conocido SARS-CoV.

Identificación de proteínas clave‍

La identificación de las proteínas clave que nuestros anticuerpos reconocen durante la  infección de las células por el SARS-CoV-2, es crucial para poder producir una vacuna, ya que si logramos identificar y capturar (con ayuda de los anticuerpos) al microorganismo antes de que entre a las células, podemos disminuir la probabilidad de enfermar o de que la enfermedad sea muy grave. En el caso del SARS-CoV-2 la proteína Spike, ubicada en la cubierta del virus y que tiene varias sub-unidades como la RBD (receptor binding domain), es la protagonista para la creación de las vacunas, porque la mayoría de ellas, están enfocadas a promover la producción de anticuerpos.

Creación de vacunas en el siglo XXI‍

Anteriormente la creación de las vacunas tomaba un periodo muy largo de tiempo y se requerían muchos ensayos. Estos ensayos, se caracterizaban por ser lentos y muy costosos. Además, las opciones eran limitadas. Hoy en día contamos con “plataformas de vacunas”, es decir, herramientas computacionales que nos permiten realizar ensayos hipotéticos sobre el antígeno seleccionado. Se hacen pruebas de la dosis a través de los adyuvantes (sustancias que amplifican la respuesta inmune), antes de comprobarlo en un sistema vivo como: cultivo celular, modelo animal o en humanos.  Esta estrategia permite ahorrar tiempo y dinero así como ser mas precisos. Existen varias plataformas con diferentes características, así como ventajas y desventajas. A continuación mencionamos las más comunes para COVID-19.

Plataforma de virus muerto y virus inactivado‍

La introducción de material infeccioso en el organismos para desarrollar inmunidad (inoculación), es una práctica histórica que se remonta al uso de la llamada variolización. Esta práctica, consiste en inocular material infeccioso (costras o pus) a los individuos a través de pequeñas heridas en la piel, esperando que los pacientes presentaran signos leves de la enfermedad y que con ello, se desarrollara inmunidad contra el patógeno. Como es de imaginarse, esta práctica suponía ciertos riesgos ya que existía una alta probabilidad de que se presentara la forma grave de la enfermedad. Es por ello, que se comenzaron a buscar maneras más efectivas y seguras para desarrollar inmunidad. Así fue como se desarrolló la primera vacuna de la viruela, desarrollada a partir de la inoculación del virus causante de la viruela bovina a los humanos y con la que se observó un desarrollo de la respuesta inmunitaria de menor riesgo (1796, por Edward Jenner).

Se podría decir, que este fue el origen de las vacunas con virus vivos atenuados. La atenuación se lleva a cabo a través de la utilización de microorganismos relacionados antigénicamente (como en el caso de la viruela bovina), a través de cultivos en células para las cuales el microorganismo no está adaptado o bien a través de manipulación genética. Una de las grandes ventajas que proporcionan este tipo de vacunas es el desarrollo de una respuesta inmunitaria fuerte y de larga duración. Sin embargo, existe el riesgo de que el microorganismo regrese a su estado patógeno. Es por esta razón que su desarrollo es muy prolongado y se necesitan pruebas muy rigurosas de seguridad.

Atendiendo a la necesidad de vacunas más seguras, se desarrollaron las vacunas de virus inactivados. Se elaboran inactivando el virus con productos químicos que “matan” al virus pero que permiten conservar su estructura. Este tipo de vacunas presentan el reto de no alterar a los antígenos responsables de estimular una inmunidad protectora al momento de la inactivación y que la inactivación sea lo suficientemente efectiva para no causar la enfermedad. Este tipo de vacunas tiene la ventaja de que una vez inactivado el virus, pierde la capacidad de regresar a su forma virulenta, lo que la vuelve más segura. Sin embargo, su desarrollo puede llegar a ser muy lento.

Las vacunas anteriormente descritas, son los tipos de plataformas más utilizadas para la prevención de las enfermedades, pero no permiten responder urgentemente a una epidemia, por lo que el estudio de las vacunas ha continuado y ha dado pie al desarrollo de nuevas plataformas.

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Plataforma de ADN y ARN‍

Las vacunas a base de ácidos nucleicos (ADN o ARN) son una tecnología relativamente nueva (aproximadamente 30 años). Se basa en la inoculación del material genético que codifica el antígeno, no de un antígeno protéico.  Este tipo de vacunas utiliza ADN o ARN que son las instrucciones para que la maquinaria celular del huésped produzca el antígeno. La instrucción es simple: Producir la proteína Spike o la proteína RBD.

La diferencia sobre qué tipo de ácido nucleico utilizar, ADN o ARN,  radica en cómo interactúa el material genético con la célula. En las vacunas de ADN, el ácido nucleico se introduce a la célula, y de ahí pasa al núcleo de la célula en donde se utiliza como molde para transcribir ARN mensajero (mARN). Este ARN mensajero regresa al citoplasma en donde se traduce en la proteína Spike que, al ser reconocida como extraña en el organismo, genera una respuesta inmune. Debido a que este tipo de vacuna interactúa con el ADN de la persona, se cree que podría integrarse al material cromosómico (genoma) del vacunado y causar mutaciones (aunque no se han reportado casos). Es por ello, que su utilización ha estado restringida.

Debido a lo anterior,  se buscó una manera de utilizar material genético para que la propia célula del huésped desarrolle el antígeno pero que no interactúe con el genoma. Así fue como se llegó a utilizar ARN, ya que con esto se evitaría la introducción del material genético al núcleo de la célula. y así, se elimina el riesgo de integración cromosómica.

Este tipo de plataformas presentan varias ventajas, por ejemplo, que se producen muy rápido dado que no es necesario reproducir el virus, sino que sólo se replica el material genético a través de bacterias. Esto, a su vez,  reduce el riesgo de operación y, por lo tanto, se pueden desarrollar en laboratorios con menor nivel de seguridad. La desventaja que tienen, es que son muy inestables, por lo que necesitan mantenerse a muy bajas temperaturas, lo que podría afectar de manera importante en la logística de distribución.

Plataforma de proteínas recombinantes y partículas parecidas a virus‍

A través de la ingeniería genética, es posible sintetizar proteínas. En el caso del virus SARS.CoV-2, se utiliza la proteína Spike, que se encuentra en la cubierta del virus. También se pueden utilizar las subunidades de la proteína, como la fRBD. Estas proteínas pueden ser distribuídas como vacunas para estimular al sistema inmunológico a producir anticuerpos. Estas vacunas son muy seguras, ya que para su producción no se requiere al microorganismo completo y el propio personal que las produce tiene menor riesgo de infectarse accidentalmente. También es importante resaltar que no hay posibilidad de que la inoculación de este material pueda producir la enfermedad ya que es tan solo un fragmento del virus, por lo que no podrá reproducirse y afectar a nuestras células.  La desventaja es que se requiere una mayor cantidad de dosis y/o más de una aplicación, pues son pobremente reconocidas por el sistema inmunológico. Otra opción también es administrarlas junto con un potente adyuvante, es decir, otra sustancia que induce una respuesta más fuerte por parte del sistema inmune.