La próxima generación de vacunas "pan" tiene como objetivo reducir el SARS-CoV-2, futuras pandemias y en virus respiratorios más dóciles como el resfriado común.
Por: Sergio Nicolás Ortiz Cortés
A medida que la pandemia de COVID-19 disminuye, al menos por el momento, se intensifican los esfuerzos para desarrollar vacunas de próxima generación que puedan proteger contra futuros nuevos coronavirus y variantes. Varios proyectos presentan combinaciones inteligentes de partes virales para el sistema inmunitario que provocan una respuesta sólida y, con suerte, duradera.
La próxima generación de vacunas "pan" tiene como objetivo reducir el SARS-CoV-2, sus parientes más cercanos y lo que venga, en virus respiratorios más dóciles como el resfriado común. Cualesquiera que sean los eventuales componentes de esta nueva generación de vacunas, los expertos coinciden en el objetivo: prevenir enfermedades graves y la muerte. Y un enfoque más amplio es crítico.
"Todas las vacunas han sido increíbles. Pero estamos jugando un juego de whack-a-mole con las variantes. Necesitamos dar un paso atrás y preguntarnos si es posible una vacuna pan-variante. Eso es importante porque Omicron no es la última variante", dijo Jacob Lemieux, MD, PhD, instructor en medicina y especialista en enfermedades infecciosas en el Hospital General de Massachusetts.
Una vacuna de amplio espectro
El impulso para crear una vacuna que disuada múltiples coronavirus surgió temprano, entre muchos investigadores.
Un artículo publicado en Nature en mayo de 2020 por el investigador del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID) Luca T. Giurgea , MD, y sus colegas lo dijeron todo en el título: Vacunas universales contra el coronavirus: ahora es el momento de comenzar.
¿Sus preocupaciones? La diversidad de coronavirus de murciélago a punto de saltar a los humanos; la alta mutabilidad del gen de la espiga que reconoce la respuesta inmunitaria; y la persistencia de mutaciones en un virus de ARN, que no puede reparar errores.
El trabajo en vacunas más amplias comenzó en varios laboratorios a medida que el SARS-CoV-2 generó una variante tras otra.
El 28 de septiembre, el NIAID anunció la financiación para desarrollar vacunas 'pan-coronavirus'; la cita marca la suya para indicar que una solución mágica contra cualquier nuevo coronavirus no es realista. "Estos nuevos premios están diseñados para mirar hacia el futuro y prepararse para la próxima generación de coronavirus con potencial pandémico", dijo el director del NIAID, Anthony Fauci, MD. Tres premios iniciales fueron para grupos de la Universidad de Wisconsin, el Hospital Brigham and Women's y la Universidad de Duke.
El presidente Biden mencionó la financiación del NIAID en su discurso sobre el estado de la Unión. También habló sobre cómo la Autoridad de Investigación y Desarrollo Biomédico Avanzado (BARDA), fundada en 2006 para prepararse para emergencias de salud pública, está encabezando el desarrollo de nuevas plataformas de vacunas y vacunas dirigidas a una franja más amplia de partes de patógenos.
Mientras tanto, investigadores individuales de campos eclécticos están encontrando nuevas formas de prevenir futuras pandemias.
Artem Babaian, PhD, biólogo computacional de la Universidad de Cambridge, tuvo la idea de investigar las bases de datos genómicas de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), que se remontan a más de una década, en busca de nuevos coronavirus pasados por alto. Comenzó el proyecto mientras estaba entre trabajos mientras se desarrollaba la pandemia, utilizando una enzima reveladora exclusiva de los virus de ARN para pescar primos COVID. El trabajo está publicado en Nature y los datos están disponibles gratuitamente en serratus.io .
Entre los casi 132.000 nuevos virus de ARN que encontró el equipo de Babaian, nueve eran de coronavirus no reconocidos previamente. La novela nueve provino de "fuentes ecológicamente diversas": un caballito de mar, un ajolote, una anguila y varios peces. Descifrar las topografías de estos coronavirus puede proporcionar pistas para desarrollar vacunas que se adelanten a futuras pandemias.
Pero la óptica es importante para mantener expectativas razonables. “'Vacuna universal' es un nombre inapropiado. Pienso en ello como 'vacunas de amplio espectro'. Es fundamental ser sincero con respecto a que estas vacunas nunca pueden garantizar la inmunidad contra todos los coronavirus.No existen términos absolutos en biología, pero es de esperar que funcionen contra los peligros que sabemos que existen. Una vacuna que imita la exposición a muchos coronavirus podría proteger contra un coronavirus desconocido, especialmente si se incluyen antígenos de evolución más lenta", dijo Babaian a Medscape Medical News .
Nikolai Petrovsky, MD, PhD, de la Facultad de Medicina y Salud Pública de la Universidad de Flinders en Adelaida, Australia, y la empresa de biotecnología Vaccine Pty Ltd, están de acuerdo y califican una vacuna literal contra el pan-coronavirus como un "sueño imposible". vacuna protectora pan-CoV-19: puedo decir eso porque ya la hemos desarrollado y probado, combinando antígenos en lugar de probar solo uno que puede hacer todo".
Señuelos de inmunidad
Las vacunas más amplias en desarrollo muestran antígenos virales, como proteínas de pico, al sistema inmunitario en diversos marcos. Aquí hay algunos enfoques.
Nanopartículas de ferritina: una vacuna candidata de la Rama de Enfermedades Infecciosas Emergentes del Centro Médico Militar Nacional Water Reed comenzó la fase 1 de ensayos en humanos en abril de 2021. Llamada SpFN, la vacuna consiste en matrices de nanopartículas de ferritina unidas a proteínas de punta de varias variantes y especies. La ferritina es una proteína que se une y almacena hierro en el cuerpo.
"La visualización repetitiva y ordenada de la proteína de pico del coronavirus en una nanopartícula de múltiples caras puede estimular la inmunidad de tal manera que se traduzca en una protección significativamente más amplia", dijo el director de la rama de Walter Reed y co-inventor de la vacuna, Kayvon Modjarrad, MD, PhD.
Una segunda vacuna se dirige solo a la parte "diana" del pico que el virus usa para adherirse y obtener acceso a las células humanas, llamado dominio de unión al receptor (RBD), de las variantes del SARS-CoV-2 y del virus detrás del original. SARS. Los datos preclínicos aparecieron en Science Translational Medicine .
Barton Haynes, MD y sus colegas del Duke Human Vaccine Institute también están utilizando ferritina para diseñar y desarrollar una "vacuna pan-betacoronavirus", refiriéndose al género al que pertenece el SARS-CoV-2. Dicen que sus resultados en macacos, como se publicó en Nature, "demuestran que las vacunas actuales basadas en ARNm pueden brindar cierta protección contra futuros brotes de betacoronavirus zoonóticos".
Nanopartículas de mosaico : el estudiante graduado Alexander Cohen está liderando un esfuerzo en CalTech, en el laboratorio de Pamela Bjorkman, PhD, que utiliza nanopartículas que consisten en proteínas de una bacteria ( Strep pyogenes ) a las que se unen RBD de proteínas de punta de cuatro u ocho betacoronavirus diferentes . La estrategia demuestra que el todo es mayor que la suma de las partes.
"Los resultados de Alex muestran que es posible generar diversas respuestas de anticuerpos neutralizantes, incluso contra cepas de coronavirus que no estaban representadas en la nanopartícula inyectada. Tenemos la esperanza de que esta tecnología pueda usarse para proteger contra futuros coronavirus animales que se cruzan con los humanos", dijo. Björkman. El trabajo apareció en Science .
Las vacunas candidatas de Inovio Pharmaceuticals también utilizan una estrategia de picos de mosaico, pero con anillos de ADN (plásmidos) en lugar de nanopartículas.
Una versión funciona contra variantes anteriores a Ómicron y se está probando contra Omicron, y otra con cobertura "pan-COVID-19" se ha probado bien en modelos animales. Las vacunas de Inovio se administran en la piel mediante un dispositivo especial que aplica un pulso eléctrico que aumenta la permeabilidad de las células.
Picos quiméricos: otro enfoque más es crear vacunas a partir de varias partes de los betacoronavirus que están más estrechamente relacionados con el SARS-CoV-2, los patógenos detrás de MERS y SARS, así como varios virus de murciélago y algunos de pangolín.
La abundancia y ubicuidad de estos virus proporcionan una especie de caja de herramientas, con instrucciones escritas en el lenguaje del ARN, a partir de la cual seleccionar, diseccionar, recombinar y personalizar vacunas.
"Los virus similares al SARS pueden recombinarse y exhibir una gran diversidad genética en varias partes del genoma. Diseñamos picos quiméricos para mejorar la cobertura de una vacuna multiplexada", dijo David Martínez, PhD.
Su equipo de la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill, ha desarrollado vacunas de ARNm que liberan "picos de coronavirus codificados" que representan varias partes, no solo el RBD , como se describe en Science en agosto pasado.
En ratones, las vacunas quiméricas provocan respuestas inmunitarias sólidas de células T y B, que estimulan la producción de anticuerpos y controlan otras facetas de la construcción de la inmunidad.
Más allá de Spike Bullseye
El desafío de desarrollar vacunas pan-coronavirus es doble. "Las mejores vacunas son muy específicas para cada cepa, y las vacunas universales tienen que sacrificar la eficacia para obtener una amplia cobertura. La vida es una compensación". Petrovsky dijo a Medscape Medical News .
Los esfuerzos para ampliar la eficacia de la vacuna van más allá de la diana del dominio de unión al receptor de los tripletes de picos que adornan el virus.
Algunos proyectos se están enfocando en partes de espigas menos cambiantes que son más parecidas entre los coronavirus menos estrechamente relacionados que el RBD propenso a la mutación.
Por ejemplo, los péptidos que se retuercen en la parte del "tallo-hélice" de la parte de la espiga que se adhiere a las células huésped son la base de algunas vacunas candidatas que ahora se encuentran en estudios preclínicos.
Otras vacunas no se basan en absoluto. La empresa francesa Osivax, por ejemplo, está trabajando en una vacuna que se dirige a la proteína de la nucleocápside que protege el ARN viral.
La esperanza es que la presentación de varias caras del patógeno pueda generar inmunidad más allá de un ataque inicial de anticuerpos y provocar respuestas de células T más diversas y duraderas.
Con los innumerables esfuerzos para respaldar la primera generación de vacunas Covid-19 con otras nuevas que ofrecen una protección más amplia, parece que la ciencia finalmente pudo haber aprendido de la historia.
"Después del brote de SARS, perdimos el interés y no pudimos completar el desarrollo de una vacuna para usar en caso de un brote recurrente. No debemos volver a cometer el mismo error", escriben Giurgea y sus colegas en su artículo de Nature sobre las vacunas universales contra el coronavirus.