Científicos desarrollan una “vacuna universal” capaz de protegernos contra casi cualquier tipo de coronavirus y, quizás, incluso contra el resfriado común.
BARNEY GRAHAM, Jason McLellan y sus colaboradores solo necesitaron un fin de semana de enero de 2020 para señalar una nueva vacuna que, en su opinión, sería capaz de proteger a las personas contra el covid-19. Su diseño constituyó la base para las vacunas que Moderna, Pfizer y otros laboratorios utilizarían para inocular a millones de personas poco más de un año después, un ritmo de desarrollo sin precedentes en la historia de la medicina moderna.
Sin embargo, en ese entonces los dos virólogos pioneros ya pensaban en las futuras pandemias y en cómo podrían adelantárseles.
Graham y McLellan forman parte de un grupo de investigadores que esperan retomar la tecnología que utilizaron en las vacunas contra el covid-19 y aplicarla en una creación aún más futurista: un arsenal de vacunas preelaboradas que puedan adquirirse sin receta médica y que puedan modificarse fácilmente para atacar los nuevos patógenos que pudieran surgir; una suerte de panvacuna o vacuna “universal” contra el coronavirus capaz de brindar protección contra muchas cepas distintas del virus al mismo tiempo.
El presidente Joe Biden habla con el Dr. Barney Graham durante un recorrido por los NIH. Foto: Chia-Chi Charlie Chang/NIH
Mientras los científicos se apresuran a desarrollar dosis de refuerzo y modificar vacunas existentes para que funcionen contra las nuevas variantes del SARS2, tienen la mira puesta en futuras pandemias causadas por patógenos completamente nuevos, provenientes de la misma familia de los coronavirus, únicamente 26 de los cuales infectan a los seres humanos. Sin embargo, el SARS-CoV-2 es el tercer nuevo y mortífero coronavirus en pasar de los animales a los seres humanos en los últimos 20 años, y muchos científicos advierten que, inevitablemente, vendrán más. Aun cuando no es probable que una vacuna “universal” que pueda protegernos contra cualquier nuevo coronavirus que la naturaleza nos presente esté disponible este año ni el siguiente, su desarrollo ha adquirido una alta prioridad.
“Queremos ser proactivos y no reactivos ante los coronavirus”, afirma McLellan. “La idea es desarrollar una sola vacuna que pueda brindar protección contra todos los coronavirus, incluidos aquellos que todavía infectan solo a los murciélagos y que aún no han surgido”.
Esta idea no es nueva. Muchos científicos ya trabajaban en proyectos de preparación ante pandemias antes del brote de coronavirus, entre ellos, varias panvacunas. Algunos enfoques prometedores son los esfuerzos para identificar distintas moléculas de proteína que son comunes a todos los coronavirus y que podrían atraer a los anticuerpos encargados de acabar con los virus, así como nanopartículas hechas a medida y armadas con fragmentos virales de distintas variedades, por mencionar solo dos de esos enfoques. Los científicos también han estado trabajando durante años en una vacuna universal contra la influenza que pudiera acabar con la necesidad de aplicarse cada año una vacuna que solo protege contra algunas cepas comunes.
Desde hace mucho tiempo, los científicos se han quejado de que esos esfuerzos, particularmente aquellos dirigidos a los coronavirus, se han visto obstaculizados por una escasa financiación y una falta de urgencia. Ahora esto podría estar cambiando. En los últimos seis meses, los Institutos Nacionales de Salud (NIH, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos publicaron un aviso de “interés especial” donde piden a los laboratorios de investigación que soliciten financiación para desarrollar una vacuna universal contra los coronavirus. Los demócratas han introducido una ley que asignaría 1,000 millones de dólares a la investigación del proyecto, y fundaciones privadas y funcionarios de salud pública también han prometido contribuir.
El investigador Jason McLellan y un estudiante de posgrado. Foto: Vivian Abagiu/College of Natural Sciences at UT Austin
Mientras tanto, las instituciones científicas han aumentado sus esfuerzos de cabildeo. En meses recientes, importantes funcionarios de salud pública y científicos han escrito artículos editoriales en importantes publicaciones científicas, entre ellas, Nature y Science, y han comenzado a presentar argumentos a favor de una inversión de gran magnitud. El Dr. Anthony Fauci, el principal especialista en enfermedades infecciosas de Estados Unidos, ha utilizado su plataforma para argumentar a favor del caso.
“Pienso que tenemos la capacidad científica para desarrollar una vacuna que realmente cubra por lo menos todas las mutaciones del SARS-CoV-2, pero también todo el espectro de la familia de coronavirus”, dijo Fauci en un evento público realizado en febrero. Luego, al hablar del MERS, que provocó la muerte de alrededor de un tercio de las personas que lo contrajeron, del SARS1, que le quitó la vida hasta a 10 por ciento de sus víctimas, y del covid-19, que hasta la fecha ha provocado más de 3 millones de muertes en todo el mundo, advirtió: “Hemos sido golpeados por tres virus en 18 años, los cuales han provocado pandemias o han tenido el potencial de hacerlo, por lo que sería vergonzoso que no desarrolláramos la vacuna universal contra el coronavirus”.
Los seres humanos desarrollamos inmunidad ante un virus invasor cuando nuestro cuerpo aprende a reconocer las formas únicas constituidas por las proteínas que se encuentran en la superficie del patógeno, y comienza a producir centinelas a escala celular, conocidos como anticuerpos, los cuales buscan esas formas específicas, las atrapan y las mantienen bajo vigilancia hasta que otras células del sistema inmune puedan llegar a destruir el patógeno al que pertenecen.
Únicamente ciertas partes de un virus patógeno son visibles para el sistema inmune. La mayoría de los virus están compuestos de una parte de material genético envuelto en una proteína y encapsulado en una membrana protectora parecida a una burbuja de jabón. En esta membrana sobresalen espigas de agarre parecidas a ganchos que el virus utiliza para atrapar y secuestrar las células anfitrionas vulnerables. Estos ganchos de agarre tienen formas distintivas y están diseñados para que puedan acoplarse a las proteínas objetivo salientes y unirse a ellas, como una llave en una cerradura. Estas protuberancias que el virus utiliza para atacar a las células también son su talón de Aquiles.
¿VIRUS SINCITIAL RESPIRATORIO?
A principios de la década de 2010, Graham, que supervisa a dos docenas de científicos enfocados en el desarrollo de vacunas para una amplia variedad de virus respiratorios en el Centro de Investigación de Vacunas de los NIH, comenzó a colaborar con McLellan, que en ese entonces era investigador posdoctoral en el laboratorio de Peter Kwong, para desarrollar una vacuna que tuviera como objetivo a un mortífero patógeno conocido como virus sincitial respiratorio (RSV, por sus siglas en inglés). Era difícil desarrollar una vacuna contra este virus, que causa en los niños una enfermedad respiratoria en ocasiones fatal, ya que las proteínas que utiliza para unirse a las células son capaces de cambiar de forma, en lo que un biólogo estructural describe como una especie de “extravagante yoga proteínico” que hacía difícil que los anticuerpos los reconocieran.
Para combatir esto, McLellan y Graham desarrollaron una técnica que les permitió generar versiones sintéticas de las proteínas de agarre en forma de gancho que se encuentran en la superficie del virus sincitial respiratorio. Estas proteínas sintéticas tenían algunos cambios cuidadosamente seleccionados en sus genes, los cuales evitaban que se curvaran y cambiaran de forma, fijándolos en una sola posición, de manera que el cuerpo tuviera la oportunidad de desarrollar potentes anticuerpos contra ellos. Cuando Graham creó una vacuna utilizando la técnica y la inyectó en monos, provocó una de las respuestas inmunes más potentes que jamás había visto.
Oficinas generales de los CDC. Foto: CDC
“El cuerpo puede producir anticuerpos contra cualquier forma que le muestres”, explica McLellan. “Pero tienes que mostrarle la forma correcta”.
Graham añade: “Creímos que ya teníamos potentes anticuerpos monoclonales o anticuerpos neutralizantes para el RSV, pero estos eran de 100 a 1,000 veces más potentes”.
En 2013, ambos científicos publicaron un artículo donde detallaban su éxito y mostraban sus nuevas tecnologías y la forma en que estas podrían contribuir a marcar una nueva era en el desarrollo de vacunas donde se produzcan recetas de anticuerpos hechos a medida y se conviertan en vacunas que puedan producirse masivamente. A finales de 2020, la vacuna entró en la fase 3 de los ensayos clínicos, y se espera obtener los resultados el año próximo.
En la época en que se publicó el artículo sobre el RSV, Graham, McLellan y sus colaboradores ya habían comenzado a modificar su enfoque para prepararse para una pandemia. Cuando un virus capaz de desencadenar una nueva y mortífera infección respiratoria apareció en la Península Arábiga y se le dio el nombre de Síndrome Respiratorio de Oriente Medio (MERS, Middle East respiratory syndrome), Graham y McLellan usaron su nueva técnica para crear una vacuna que atacaba a las proteínas en forma de espiga del virus del MERS. Nunca se aprobó para su uso en seres humanos, ya que el MERS acabó antes de que pudieran comenzar los ensayos en humanos, pero más tarde formó la base de su trabajo en la vacuna contra el covid-19.
Tras el brote de MERS, Graham también se acercó a su jefe, el Dr. Anthony Fauci, que dirige el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de Estados Unidos, para hablarle del desarrollo de un plan para crear un arsenal de nuevas herramientas para proteger a la población contra futuras pandemias. En su plan, que develó oficialmente en un artículo publicado en el verano de 2019 con el título de “Enfoque prototipo de patógenos como preparación para pandemias”, instaba a los NIH a desarrollar prototipos de vacunas y a reunir los materiales necesarios para fabricar inmunizaciones para al menos un patógeno representativo de cada una de las 26 familias virales conocidas por infectar a los seres humanos, entre ellas, los virus de la influenza y los coronavirus. Cuando se publicó el artículo, Graham ya había comenzado a colaborar con Moderna para demostrar la factibilidad de un prototipo de vacuna contra los coronavirus.
Neil King, de la Universidad de Washington, ha desarrollado una técnica para crear nanopartículas que pueden desencadenar respuestas inmunes ante muchos virus distintos. Foto: Catie Bergman Photography
Y entonces llegó la pandemia. A principios de enero, cuando investigadores chinos publicaron el genoma del covid-19, McLellan y Graham retomaron rápidamente sus planes para la vacuna contra el MERS y copiaron las instrucciones genéticas utilizadas para estabilizar la proteína de agarre del virus. Después, incorporaron esas modificaciones genéticas para rigidizar la espiga en una vacuna que, en su opinión, podría funcionar contra el covid-19 y la enviaron a sus colegas de Moderna y a algunos otros fabricantes de medicamentos. “Comenzamos esto antes de tener el primer caso en Estados Unidos”, afirma Graham.
Graham espera que el éxito de la vacuna contra el covid-19 genere un impulso para avanzar en un esfuerzo unificado para desarrollar prototipos de vacunas que nos protejan contra futuras pandemias. Mientras tanto, continúa la batalla para mantenerse al día con el virus SARS-CoV-2 y prepararse para nuevos coronavirus no relacionados con este. Las nuevas herramientas de diseño estructural de proteínas siguen desempeñando una función clave.
La primavera pasada, McLellan publicó una versión de segunda generación de su vacuna de proteínas de espiga estabilizadas en la que se realizaron aún más cambios en la estructura de las espigas sintéticas, los cuales la vuelven aún más inmóvil, y parecen crear una respuesta inmune aún más potente contra el virus del covid-19. La potencia adicional hace que sea más fácil de fabricar utilizando la infraestructura existente que utilizan las naciones en vías de desarrollo para fabricar las vacunas anuales contra la influenza, lo cual podría ayudar a resolver el cuello de botella del suministro que ha hecho que muchas naciones estén rezagadas con respecto a Estados Unidos en cuanto a sus esfuerzos de vacunación. Vietnam, Tailandia, Brasil y México han puesto en marcha ensayos clínicos para poner a prueba las nuevas técnicas.
EFECTIVIDAD CONTRA LAS NUEVAS VARIANTES
Mientras tanto, las empresas farmacéuticas occidentales que fabrican vacunas han comenzado a explorar formas de garantizar que sus vacunas existentes contra el covid-19 sean efectivas contra las nuevas variantes emergentes.
Un bebé de nueve meses recibe una vacuna contra el RSV para prevenir la bronquiolitis y la neumonía. Foto: Jeff Gritchen/Digital First Media/Orange County Register/Getty
Andrea Carfi, director de investigación sobre enfermedades infecciosas de Moderna, afirma que la empresa ha vigilado atentamente las variantes. “Entre todas las variantes que hemos estudiado hasta ahora, (las variantes de California, Nueva York, el Reino Unido y la sudafricana), la que provoca más preocupación es la que fue identificada en Sudáfrica”, afirma. Esta es la que cuenta con mayores posibilidades de desarrollar la capacidad de escapar a la protección inmune de la vacuna inicial, debido a la forma en que sus mutaciones genéticas modifican la forma de las proteínas de espiga que los anticuerpos utilizan para identificarla. Actualmente, Moderna realiza pruebas en tres diferentes enfoques contra ella: uno consiste en inyectar a los sujetos una tercera dosis de la vacuna original, con la esperanza de aumentar el número de anticuerpos en circulación que la neutralizará; en un segundo enfoque se utiliza una vacuna basada en una estructura de espiga distinta, basada en la variante sudafricana y diseñada para producir anticuerpos contra su forma única; el tercer enfoque combina la antigua vacuna original con la variante sudafricana.
Sin embargo, a largo plazo, una panvacuna o vacuna universal contra los coronavirus es quizá la mejor manera de protegernos contra las nuevas cepas, ya que también funcionaría contra las que aún no han sido descubiertas.
En su laboratorio, McLellan ha identificado una porción de la proteína de espiga que parece mantenerse en los distintos coronavirus. Sin embargo, apenas comienza a experimentar con modos de crear una estructura proteínica estable que mantenga su forma durante el tiempo suficiente para estimular la producción de los anticuerpos deseados.
Investigadores de otros laboratorios también han identificado objetivos promisorios. En 2014, una pareja de científicos de la Universidad de Dhaka, en Bangladés, identificó una porción de una enzima presente en todos los coronavirus humanos conocidos. Investigadores de la Universidad de Virginia han encontrado una parte de la proteína de espiga del SARS2 que parece persistir entre muchas de las variantes. Una vacuna que tenía como objetivo esta parte fue capaz de proteger a un grupo de cerdos contra el covid-19 y otro coronavirus que les provoca diarrea. Asimismo, varios investigadores de la Universidad de Carolina del Norte aislaron anticuerpos de la sangre de un individuo que había sobrevivido al SARS1, los cuales parecen ofrecer protección contra el SARS2, lo que podría indicar que existen moléculas comunes entre los virus.
VBI Vaccines Inc., una empresa de biotecnología con sede en Cambridge, Massachusetts, desarrolla uno de los esfuerzos más avanzados clínicamente. En meses recientes ha recibido decenas de millones de dólares en subvenciones para desarrollar un mecanismo para suministrar proteínas diseñadas a medida al sistema inmune, las cuales se asemejan mucho a los patógenos nativos. La empresa se prepara para probar nuevas vacunas en humanos que protegerían contra la variante sudafricana y que solo requerían una dosis; los ensayos en seres humanos podrían comenzar a finales de este año.
La empresa ha demostrado en ratones que una sola vacuna que también está en desarrollo y que utiliza esta tecnología puede provocar una respuesta inmune contra los virus del SARS2, el SARS1 y el MERS, además de tener el beneficio adicional de proteger contra un coronavirus responsable de 42 por ciento de los resfriados comunes. “Si imaginamos que estas proteínas de espiga son los tres colores primarios, rojo, amarillo y azul, demostramos que la exposición de los ratones a ellos también podría producir anticuerpos neutralizantes contra el color naranja”, afirma Jeff Baxter, director ejecutivo de la empresa.
Un coronavirus con sus proteínas de espiga. Foto: David Veesler/University of Washington
Mientras tanto, en los NIH, Graham también trabaja para desarrollar una panvacuna o vacuna universal contra el covid-19. Durante los últimos cinco años, ha colaborado con Neil King, biólogo de proteínas estructurales de la Universidad de Washington, quien ha desarrollado una técnica para elaborar nanopartículas diseñadas a medida y que se ensamblan a ellas mismas, las cuales se asemejan a balones microscópicos de futbol. Sin embargo, en lugar de tener un mosaico de pentágonos blancos y negros, su superficie presenta 20 variedades distintas de proteínas en forma de espiga con figuras características, las cuales recuerdan a aquellas que se encuentran en distintas variedades de coronavirus. Se espera que, cuando se introduzcan al cuerpo humano a través de una vacuna, las nanopartículas entrenen al sistema inmune para que reconozca y ataque a todas las proteínas del mosaico, y a muchas que se les asemejen. King utiliza técnicas computacionales para determinar cuáles son las variedades con mayores probabilidades de producir una respuesta que funcione contra virus con espigas de diferentes formas.
Antes del covid-19, King y Graham ya habían comenzado a probar una versión en ratones, la cual tenía seis variedades distintas de espigas de coronavirus, una del SARS, otra del MERS y cuatro variedades comunes más. Se espera que cualesquier nuevas variedades de coronavirus que surjan en los próximos años sean lo suficientemente similares al menos a una de las seis distintas variantes inoculadas para que el cuerpo pueda identificarlas como un peligro y atacarlas.
“Si este enfoque funciona, habremos elaborado una vacuna contra los coronavirus de protección amplia”, afirma King. “Vamos a lograrlo. Solo es cuestión de sangre, sudor y lágrimas. Y dinero”. N
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Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek
