¿Qué tipo de vacunas están desarrollando los laboratorios contra el coronavirus COVID-19?

El coronavirus paralizó todas las actividades sociales, económicas y educativas a nivel mundial. Por ahora, los profesionales de la salud se basan en medidas como el distanciamiento social para minimizar el daño del virus. Sin embargo, en el largo plazo la mejor esperanza para volver a la normalidad es una vacuna contra el COVID-19.

Por lo general, se necesitan varios años para desarrollar una vacuna, pero ante el coronavirus las empresas de biotecnología y agencias reguladoras están haciendo grandes avances en la elaboración de una vacuna contra el COVID-19 que esté disponible mucho antes.

Me dedico a estudiar biomanufactura y biología sintética y es fascinante ser testigo de este esfuerzo sin precedentes que sobrepasa los límites del desarrollo de vacunas. Los laboratorios privados y públicos en todo el mundo están utilizando estrategias innovadoras que nunca fueron analizadas a tan grande escala.

Si estos esfuerzos tienen éxito, la vacuna se convertiría en una herramienta clave para luchar o prevenir futuras epidemias del COVID-19.

¿Cómo funcionan las vacunas?

La primera vez que un virus ingresa a un organismo, el cuerpo tarda semanas en producir anticuerpos y otros mecanismos de defensa para combatirlo. Esto le da al virus mucho tiempo para replicarse y enfermar a las personas.

Sin embargo, el sistema inmunológico tiene memoria. Si el cuerpo reconoce a un virus, puede activar rápidamente sus defensas contra el invasor y neutralizarlo antes de que se desarrolle una infección.

Esta es la idea detrás de las vacunas: darle al cuerpo la oportunidad de generar defensas contra un virus al que puede exponerse en el futuro. No todas las vacunas producen el mismo nivel de preparación inmunológica (mientras más fuerte es la respuesta inmunológica inicial, mejor es la vacuna), pero igual es mejor estar un poco preparado que no estarlo para nada.

La manera tradicional de desarrollar una vacuna es inyectarles a los pacientes virus inactivados. Estos virus no enferman, pero una vez que el sistema inmune se expone al virus “muerto”, ya contará con las herramientas para combatirlo en el futuro, si es necesario.

Lamentablemente, es muy complicado hacer crecer un virus nuevo a una escala industrial y, una vez que se logra, el proceso en sí es lento, difícil y puede ser riesgoso. Por ejemplo, la vacuna contra la gripe se produce al inyectarles el virus a millones de huevos de gallina. El proceso tarda cuatro meses.

Además, cuando se trabaja con un virus que no cuenta con una medicación o vacuna para combatirlo, es más seguro no hacerlo crecer en grandes cantidades por miedo a que se filtre por accidente y haga que la situación empeore.

Con el coronavirus transformando al tiempo en un asunto de vida o muerte, casi 50 laboratorios públicos y privados están usando métodos nuevos, más seguros y más rápidos para producir una vacuna contra el coronavirus.

Vacunas proteicas

En lugar de inyectar el virus en su totalidad, es posible vacunar a una persona con solo un componente del virus. Los más utilizados son las proteínas ubicadas en la superficie del virus. Si un virus vivo ingresa a un organismo, el sistema inmune reconoce estas proteínas superficiales con facilidad. Este método es más sencillo, rápido y seguro porque la proteína del virus puede producirse en cultivos celulares.

Las empresas Sanofi y Novawax están desarrollando vacunas proteicas en base a la proteína del SARS-CoV-2, las estructuras con forma de torre en la superficie del nuevo coronavirus que causa la enfermedad COVID-19.

Las vacunas proteicas, también conocidas como vacunas genotecnológicas, ya se utilizan para infecciones virales como el HPV. Son mucho más sencillas de producir, comparadas con las vacunas tradicionales donde se usa el virus completo, pero desarrollar un nuevo proceso igual puede tardar un año, y producir la vacuna, varias semanas después de que el proceso de manufacturación se haya desarrollado. El mundo necesita algo antes.

Vacunas génicas

En teoría, la manera más fácil y rápida de hacer una vacuna sería logrando que las mismas células de un individuo produzcan cantidades minúsculas de la proteína viral que despertarían una respuesta inmune. Para eso, los investigadores están recurriendo a la genética.

El primer método genético usa ADN. Un solo gen que codifica la proteína del coronavirus se inyectaría en las células del paciente para que una pequeña fracción de las moléculas de ADN lleguen al núcleo de la célula. Allí se copiarían en una molécula de ARN, que la célula luego lee para producir la proteína viral.

Sin embargo, es difícil lograr que el cuerpo humano produzca suficientes proteínas usando este método. La realidad es que es muy poco el ADN que llega al núcleo de la célula, que no produce la cantidad suficiente de proteínas para despertar una respuesta inmunológica que sea lo suficientemente fuerte.

Al día de hoy no hay vacunas de ADN aprobadas por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) para uso humano y el éxito de este método es muy limitado.

Pero hay esperanza. En el 2016, diversos grupos desarrollaron vacunas experimentales contra el Zika con esta tecnología y al menos una empresa, INOVIO Pharmaceuticals, Inc., está produciendo INO-4800, una vacuna experimental de ADN contra el coronavirus.

El desafío de las vacunas de ADN es lograr que el ADN llegue al núcleo para que sea transcrito a ARN. Las vacunas que usan ARN directamente pueden superar este obstáculo. Como el ARN se traduce en proteínas apenas ingresa a la célula, este método logra respuestas inmunológicas más fuertes que las vacunas de ADN. No obstante, el ARN es más inestable que el ADN.

Esto no impidió que varias empresas intenten replicar este método. En los Estados Unidos se destaca Moderna y el 16 de marzo los Institutos Nacionales de la Salud comenzaron un estudio clínico de la principal candidata a vacuna contra el coronavirus de Moderna, mRNA-1273.

Generar ADN y ARN depende de procesos estandarizados y bastante simples. Las vacunas de ADN se producen en bacterias que tardan un día en crecer, mientras que las vacunas de ARN se producen en tubos de ensayo a través de reacciones bioquímicas que solo llevan un par de horas. Las vacunas génicas se pueden producir muy rápidamente en comparación con las tradicionales o las proteicas.

Vacunas con virus inofensivos

El mayor problema de las vacunas génicas es posicionar al ADN o ARN en el lugar correcto. Una manera elegante de resolver este problema es usando un virus inofensivo como sistema de administración.

Los virus pueden penetrar en las células; una vez que las atraviesa, un virus con genes del SARS-CoV-2 puede usar la maquinaria de la célula para producir proteínas que despierten una respuesta inmunológica contra el coronavirus.

Hay varias empresas en todo el mundo que están empleando esta técnica. Por ejemplo, la empresa con base en Hong Kong CanSino Biologics está insertando el gen del coronavirus que codifica la proteína en un adenovirus. Ya usaron esta estrategia para producir la primera vacuna contra el ébola aprobada por el gobierno y en China ya comenzaron con los ensayos clínicos de un adenovirus fabricado que protegería contra el coronavirus.

La producción de vacunas creadas con virus inofensivos es más lenta que la de vacunas de ADN o ARN porque implica el cultivo de células madre de crecimiento lento. Sin embargo, al igual que la producción de vacunas génicas, se basa en procesos existentes que aprovechan los virus que ya fueron optimizados para su fabricación.

Contener la epidemia con vacunas imperfectas

Si bien el ritmo del desarrollo de la vacuna contra la COVID-19 no tiene precedentes, el cronograma para una vacunación en masa aún es incierto. Aunque la gran variedad de métodos utilizados puede dar la impresión de desesperación y confusión, la verdad es que es reconfortante. Este enfoque con diferentes vertientes es una manera de cubrir la apuesta por el desarrollo de una vacuna.

Es poco probable que las primeras vacunas sean 100% efectivas y fáciles de producir a gran escala. Lo más realista es que los investigadores desarrollen varias vacunas relativamente exitosas que puedan producirse usando diferentes infraestructuras de fabricación.

Por más que estas vacunas cuenten con una eficacia limitada al principio, la diversidad de los procesos de fabricación le permitirá a las empresas hacerlas y distribuirlas con rapidez, ganar tiempo y ayudar a contener la epidemia actual y prevenir brotes en el futuro.

Por Jean Peccoud Colorado State University y traducción al español gracias a Chequeando/AP/The Conversation