La vacuna COVID de subunidad de proteína, que se puede fabricar con levadura diseñada, se muestra prometedora en estudios preclínicos
Nuevo coronavirus SARS-CoV-2 Micrografía electrónica de transmisión de partículas del virus SARS-CoV-2, aisladas de un paciente. Imagen capturada y coloreada en el Centro de Investigación Integrada (IRF) del NIAID en Fort Detrick, Maryland. Crédito: Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, NIH
Si bien muchas personas en los países más ricos han sido vacunadas contra el COVID-19, todavía existe la necesidad de vacunarse en gran parte del mundo. Una nueva vacuna desarrollada en el MIT y el Centro Médico Beth Israel Deaconess puede ayudar en esos esfuerzos, ofreciendo una alternativa económica, fácil de almacenar y eficaz a las vacunas de ARN.
En un nuevo artículo, los investigadores informan que la vacuna, que consta de fragmentos de la proteína espiga del SARS-CoV-2 dispuestos en una partícula similar a un virus, provocó una fuerte respuesta inmunitaria y protegió a los animales contra el desafío viral.
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La vacuna fue diseñada para que pueda ser producida por levadura, utilizando instalaciones de fermentación que ya existen en todo el mundo. El Serum Institute de la India, el fabricante de vacunas más grande del mundo, ahora produce grandes cantidades de la vacuna y está realizando un ensayo clínico en África.
«Todavía hay una población muy grande que no tiene acceso a Vacunas COVID. Las vacunas de subunidades basadas en proteínas son una tecnología bien establecida y de bajo costo que puede proporcionar un suministro constante y es aceptada en muchas partes del mundo «, dice J. Christopher Love, el Raymond A. y Helen E. St. Laurent Profesor de Ingeniería Química en el MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer y el Instituto Ragon de MGH, MIT y Harvard.
Love y Dan Barouch, director del Centro de Virología y Vaccine Research en Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) y profesor de la Escuela de Medicina de Harvard, son los autores principales del artículo, que aparece hoy en Science Advances. Los autores principales del artículo son los estudiantes de posgrado del MIT Neil Dalvie y Sergio Rodríguez-Aponte, y Lisa Tostanoski, estudiante de postdoctorado en BIDMC.
Optimización de la capacidad de fabricación
El laboratorio de Love, en estrecha colaboración con el laboratorio de Barouch en BIDMC comenzó a trabajar en una vacuna COVID-19 a principios de 2020. Su objetivo era producir una vacuna que no solo fuera efectiva sino también fácil de fabricar. Con ese fin, se centraron en las vacunas de subunidades de proteínas, un tipo de vacuna que consta de pequeños fragmentos de proteínas virales. Varias vacunas existentes, incluida una para la hepatitis B, se han fabricado utilizando este enfoque.
«En lugares del mundo donde el costo sigue siendo un desafío, las vacunas de subunidades pueden abordar eso. También podrían abordar algunas de las dudas alrededor de vacunas basadas en tecnologías más nuevas», dice Love.
Otra ventaja de las vacunas de subunidades de proteínas es que a menudo se pueden almacenar bajo refrigeración y no requieren las temperaturas de almacenamiento ultrafrías que requieren las vacunas de ARN.
Para su vacuna de subunidades, los investigadores decidieron usar una pequeña parte de la proteína de punta del SARS-CoV-2, el dominio de unión al receptor (RBD). Al principio de la pandemia, los estudios en animales sugirieron que este fragmento de proteína por sí solo no produciría una respuesta inmune fuerte, por lo que para hacerlo más inmunogénico, el equipo decidió mostrar muchas copias de la proteína en una partícula similar a un virus. Eligieron el antígeno de superficie de la hepatitis B como su andamiaje y demostraron que, cuando se recubría con fragmentos RBD del SARS-CoV-2, esta partícula generaba una respuesta mucho más fuerte que la proteína RBD por sí sola.
Los investigadores también querían para asegurarse de que su vacuna pudiera fabricarse fácil y eficientemente. Muchas vacunas de subunidades de proteínas se fabrican utilizando células de mamíferos, con las que puede ser más difícil trabajar. El equipo del MIT diseñó la proteína RBD para que pudiera ser producida por la levadura Pichia pastoris, que es relativamente fácil de cultivar en un biorreactor industrial.
Cada uno de los dos componentes de la vacuna, el fragmento de proteína RBD y el de la hepatitis B La partícula se puede producir por separado en la levadura. A cada componente, los investigadores agregaron una etiqueta peptídica especializada que se une con una etiqueta que se encuentra en el otro componente, lo que permite que los fragmentos RBD se unan a las partículas del virus después de que se produce cada uno.
Pichia pastoris ya se usa para producir vacunas en biorreactores en todo el mundo. Una vez que los investigadores tuvieron listas las células de levadura diseñadas, las enviaron al Serum Institute, que aumentó la producción rápidamente.
«Una de las cosas clave que separa nuestra vacuna de otras vacunas es que las instalaciones para fabricar las vacunas en estos organismos de levadura ya existen en partes del mundo donde las vacunas todavía son más necesarias hoy en día», dice Dalvie.
Un proceso modular
Una vez que los investigadores tuvieron su vacuna candidata lista , lo probaron en un pequeño ensayo en primates no humanos. Para esos estudios, combinaron la vacuna con adyuvantes que ya se usan en otras vacunas: hidróxido de aluminio (alumbre) o una combinación de alumbre y otro adyuvante llamado CpG.
En esos estudios, los investigadores demostraron que la vacuna generó niveles de anticuerpos similares a los producidos por algunas de las vacunas COVID-19 aprobadas, incluida la vacuna Johnson y Johnson. También encontraron que cuando los animales estuvieron expuestos al SARS-CoV-2, las cargas virales en los animales vacunados fueron mucho más bajas que las observadas en los animales no vacunados.
Para esa vacuna, los investigadores usaron un fragmento RBD que era basado en la secuencia de la cepa SARS-CoV-2 original que surgió a fines de 2019. Desde entonces, han incorporado dos mutaciones (similares a las identificadas en las variantes naturales Delta y Lambda) que el equipo encontró anteriormente para mejorar la producción y la inmunogenicidad en comparación con la secuencia ancestral, para los ensayos clínicos actuales.
El enfoque de unir un inmunógeno RBD a una partícula similar a un virus ofrece un sistema similar a «conectar y mostrar» que podría usarse para crear vacunas similares , dicen los investigadores.
«Podríamos hacer mutaciones que se observaron en algunas de las nuevas variantes, agregarlas al RBD pero mantener todo el marco igual y crear nuevos candidatos a vacunas», Rodríguez-Aponte dice. «Eso muestra la modularidad del proceso y la eficiencia con la que puede editar y crear nuevos candidatos».
Si los ensayos clínicos muestran que la vacuna ofrece una alternativa segura y eficaz a las vacunas de ARN existentes, los investigadores esperan que no solo podría resultar útil para vacunar a personas en países que actualmente tienen un acceso limitado a las vacunas, sino que también permitiría la creación de refuerzos que ofrecerían protección contra una variedad más amplia de cepas de SARS-CoV-2 u otros coronavirus.
«En principio, esta modularidad permite considerar la adaptación a nuevas variantes o proporcionar un refuerzo de protección más pan-coronavirus», dice Love.
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El nuevo estudio de la vacuna de ARNm del VIH recibe impulso del desarrollo de la vacuna de ARNm del COVID partículas provoca inmunidad protectora en macacos, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abl6015. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl6015 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts Cita: Vacuna COVID de subunidad proteica, que se puede fabricar con levadura modificada, se muestra prometedor en estudios preclínicos (2022, 16 de marzo) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2022-03-protein-subunit-covid-vaccine-yeast.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.