Los desafíos de desarrollar una vacuna contra el COVID-19 segura y eficaz
Esta imagen de microscopio electrónico de transmisión muestra el SARS-CoV-2, también conocido como 2019-nCoV, el virus que causa el COVID-19, aislado de un paciente en el A NOSOTROS. Se muestran partículas de virus emergiendo de la superficie de las células cultivadas en el laboratorio. Los picos en el borde exterior de las partículas de virus dan a los coronavirus su nombre, en forma de corona. Crédito: NIAID-RML
El objetivo de una vacuna es desencadenar una respuesta que proteja de manera segura contra una infección y/o la carga de la enfermedad. Si bien esto es cierto para todas las vacunas, los pasos que conducen a un producto seguro y eficaz pueden ser diferentes para cada infección. En el caso de la COVID-19, causada por el virus SARS-CoV-2, los investigadores del Baylor College of Medicine y del Texas Children’s Hospital descubrieron que el diseño de vacunas puede enfrentar desafíos específicos y que los enfoques de desarrollo de vacunas requieren una comprensión de cómo funciona el sistema inmunitario. responde naturalmente a una infección específica y cómo las vacunas pueden desencadenar respuestas protectoras específicas.
La Escuela Nacional de Medicina Tropical de Baylor y el Centro para el Desarrollo de Vacunas de Texas Children’s, codirigidos por la Dra. Maria Elena Bottazzi y el Dr. Peter Hotez, actualmente están desarrollando vacunas contra el coronavirus. Los investigadores están aplicando sus años de experiencia en el desarrollo de vacunas para enfermedades infecciosas emergentes y tropicales desatendidas, como el SARS y el MERS, para desarrollar una vacuna COVID-19 segura y eficaz.
«A medida que avanzamos con el diseño y las pruebas de candidatas a vacunas, sentimos la necesidad de colaborar con un inmunólogo clínico, que también se dedica a la investigación básica y traslacional, para que juntos podamos informar nuestros esfuerzos de desarrollo de vacunas y asegurarnos de evaluar los mecanismos de protección y evitar inducir cualquier respuesta inmunológica indeseable que se han asociado con algunos virus respiratorios», dijo Bottazzi, profesor de pediatría y de virología y microbiología molecular y decano asociado de la Escuela Nacional de Medicina Tropical de Baylor.
Bottazzi y Hotez se acercaron al neumólogo de Baylor, el Dr. David Corry, profesor de inmunología, alergia y reumatología y titular de la cátedra Fulbright Endowed en Patología en el Departamento de Patología e Inmunología. También es miembro del Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center.
Uno de los resultados de su colaboración es la reciente publicación de dos artículos, uno en Microbes and Infection y el otro en Nature Reviews Immunology.
«Estas publicaciones son el resultado de una búsqueda y un análisis exhaustivos de la literatura que ha informado nuestra estrategia de desarrollo de vacunas. Destacamos la evidencia experimental y clínica que muestra algunos de los desafíos hacia el desarrollo de vacunas contra el COVID-19lo que sabemos y lo que no sabemos y los puntos críticos a los que debemos prestar mucha atención a medida que avanzamos y evaluamos nuestras vacunas candidatas», dijo Bottazzi.
¿Cómo es una respuesta protectora contra el COVID-19?
COVID-19 es una enfermedad nueva y, si bien la mayoría de las pruebas apuntan a que la infección natural con el virus genera inmunidad protectora, aún quedan lagunas importantes. Los investigadores saben, por ejemplo, que lo más probable es que el mecanismo de protección deba depender de una respuesta robusta de anticuerpos con capacidad de neutralización, junto con una respuesta celular equilibrada y citocinas o proteínas inmunitarias. En estudios recientes, los macacos rhesus infectados con SARS-CoV-2 han demostrado desarrollar anticuerpos protectores y resistencia a la reinfección. Estudios previos del SARS-CoV en 2003 también mostraron que las respuestas de anticuerpos persistentes contra la proteína de pico del virus, la proteína que el virus usa para unirse e invadir una célula, y específicamente contra una parte de la proteína de pico conocida como dominio de unión al receptor, respaldaba la inmunidad.
«Nos sentimos alentados por la evidencia que respalda la probabilidad de que la inmunización contra el dominio de unión al receptor de la proteína espiga represente una estrategia de vacunación realista y viable. Sin embargo, quedan muchas preguntas». dijo Hotez, quien se desempeña como decano de la Escuela Nacional de Medicina Tropical en Baylor, así como de la Cátedra de Pediatría Tropical del Texas Children’s Hospital.
«Estudiar las respuestas inmunológicas provocadas en las personas infectadas por el virus es una forma en que los investigadores pueden seleccionar qué componentes virales o antígenos son candidatos prometedores para usar al diseñar la vacuna», dijo Bottazzi. «Eso, junto con los estudios que usan modelos de laboratorio de la enfermedad, es la forma en que los científicos intentan predecir cuáles son los mecanismos ideales de protección desencadenados por las vacunas».
Sobre esa base, los equipos de Baylor y Texas Children’s, en colaboración con el New York Blood Center, desarrolló una estrategia de vacuna basada en este fragmento de la proteína viral, el dominio de unión al receptor.
Cómo diseñar una vacuna que proteja de manera segura contra el COVID-19
Observaciones experimentales y preclínicas realizadas durante intentos anteriores de desarrollar vacunas contra virus respiratorios sugieren que algunas formulaciones de vacunas pueden desencadenar respuestas indeseables. Algunas de estas respuestas pueden ser mediadas por células, mientras que otras pueden ser desencadenadas por anticuerpos.
Respuestas mediadas por células
Las pruebas preclínicas de algunas vacunas experimentales seguidas de infección viral en modelos animales mostraron daño tisular. causada por infiltrados celulares después de la inducción de una respuesta inmunitaria.
«Algunos animales de experimentación desarrollaron una respuesta inflamatoria en el pulmón o el hígado caracterizada por una infiltración significativa de células inmunitarias, linfocitos, monocitos y eosinófilos», dijo Corry. «Nuestra búsqueda en la literatura sugiere que esta infiltración celular puede estar asociada con IL-6, una citoquina o proteína inmune que aumenta fuertemente en pacientes con COVID-19 que experimentan una tormenta de citoquinas, una producción excesiva de citoquinas que puede poner en peligro la vida. «
«También encontramos estudios que muestran que las respuestas inmunitarias de tipo Th17 probablemente podrían explicar los infiltrados celulares, incluidos los eosinófilos, observados en modelos animales», dijo Hotez.
Esta infiltración inmunitaria se observó con vacunas experimentales con vectores virales. Las vacunas con vectores virales usan un virus químicamente debilitado y diferente para transportar componentes o antígenos del virus COVID-19 al cuerpo para estimular una respuesta inmune.
Aunque se necesita más investigación para comprender los mecanismos de la mediadas por respuestas y su relevancia para los resultados clínicos, el potencial de una infiltración significativa de células inmunitarias tiene implicaciones importantes para el desarrollo de la vacuna COVID-19.
La investigación también ha sugerido que la selección de agentes adyuvantes tradicionalmente agregados a las vacunas para impulsar un efecto positivo La respuesta inmunitaria puede influir en el tipo de respuesta inmunitaria desencadenada. Por ejemplo, en las vacunas contra el SARS, el uso de alumbre reduce la infiltración celular, lo que indica que este adyuvante podría minimizar estas respuestas indeseables.
«Basándonos en evidencia previa, también optamos por evaluar y usar alumbre en nuestra vacuna contra el COVID-19 ya que nuestro objetivo es asegurarnos de reducir la posibilidad de inducir una respuesta inmunitaria indeseable», dijo Bottazzi.
Respuestas mediadas por anticuerpos
Denominada mejora dependiente de anticuerpos, esta respuesta ha sido observado previamente en el dengue y otras infecciones virales.
«La mejora dependiente de anticuerpos en el dengue ocurre cuando los anticuerpos se unen al virus y lo transportan dentro de las células que combaten la infección llamadas macrófagos. Una vez que el virus recubierto con un anticuerpo está dentro macrófagos, no muere. Se replica», dijo Corry. «Los macrófagos terminan propagando la infección dentro del organismo a medida que los macrófagos se mueven».
No está claro si este fenómeno es relevante para la infección por coronavirus humano. En experimentos de laboratorio, la mejora dependiente de anticuerpos parece ocurrir tanto con anticuerpos neutralizantes como no neutralizantes.
«Por esta razón, seleccionamos el dominio de unión al receptor del virus. Excluye los epítopos o secciones del virus proteínas que potencialmente podrían inducir una mejora dependiente de anticuerpos», dijo Hotez.
«No hemos encontrado ninguna evidencia de que nuestra vacuna desencadene una mejora dependiente de anticuerpos en experimentos preclínicos de laboratorio. La evidencia experimental sugiere que nuestra vacuna contra el dominio de unión al receptor conduce a la neutralización del virus», dijo Bottazzi. «Los estudios preclínicos realizados con nuestros socios en la Rama Médica de la Universidad de Texas muestran que el dominio de unión al receptor en el alumbre es de hecho un candidato a vacuna prometedor. Puede desencadenar una respuesta inmunitaria que es protectora y no induce respuestas inmunitarias celulares indeseables. Estamos trabajando para avanzar este enfoque en la clínica para los estudios de fase 1».
«Hay muchos desafíos que superar, pero como nunca antes, los científicos de todo el mundo están trabajando juntos para desarrollar vacunas efectivas y asequibles», dijo Corry. . «Llegaremos ahí, solo tomará tiempo hacerlo bien».
«Creemos que necesitamos tener muchas vacunas candidatas, plataformas y ensayos, para que podamos evaluar tantas opciones de vacunas como sea posible». posible seleccionar los más apropiados y que demuestren ser los más efectivos y seguros», dijo Hotez.
«Invertimos casi una década de investigación para maximizar la protección inmunológica y minimizar o prevenir la mejora inmunológica. En última instancia, nuestro objetivo es que estas vacunas estén hechas para la población mundial, accesibles y asequibles para todos».
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Siga las últimas noticias sobre el brote de coronavirus (COVID-19) Más información: Peter J. Hotez et al, Diseño de la vacuna COVID-19: la cara de Janus de la inmunidad mejora, Nature Reviews Immunology (2020). DOI: 10.1038/s41577-020-0323-4 Información de la revista: Nature Reviews Immunology
Proporcionado por Baylor College of Medicine Cita: Los desafíos de desarrollar un sistema seguro y vacuna efectiva contra el COVID-19 (2020, 12 de mayo) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2020-05-safe-effect-covid-vaccine.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.