Vacunas de vectores virales La vacuna utiliza un virus seguro para insertar genes patógenos en la célula para producir una respuesta inmunitaria. Crédito: Shutterstock
¿Cómo haría para resolver un rompecabezas si no supiera qué piezas usar, cuántas necesitaría, cómo se suponía que se vería cuando terminara o qué posible función cumpliría?
Frank Graham enfrentó un desafío de este tipo en 1969 cuando era un investigador postdoctoral canadiense en el laboratorio del biólogo molecular Alex Van der Eb en los Países Bajos, trabajando con el adenovirus humano 5 (Ad5). Cuando regresó a Canadá en 1973, continuó su trabajo sobre Ad5 en el Grupo de Investigación del Cáncer en los departamentos de biología y patología de la Universidad McMaster.
La tecnología duradera que desarrolló continuaría sirviendo a la humanidad de muchas maneras. Algunos de ellos aún están surgiendo hoy, pero uno se destaca por encima del resto: el vector Ad5 de Graham serviría como una plataforma mundial para las vacunas para COVID-19, incluidas las vacunas de AstraZeneca y Johnson & Johnson aprobadas en Canadá.
Vectores virales
El rompecabezas que Graham resolvió fue crear un vector viral valioso: un caballo de Troya microscópico que puede ensamblarse fácilmente, fabricarse a granel de forma económica y permanecer estable a temperaturas normales de refrigeración. Lo que es más importante, es eficaz para transferir ADN extraño a células de mamíferos, incluidas células humanas.
Los vectores virales son virus modificados que pueden hacer que el cuerpo genere respuestas protectoras sin causar infecciones. Estas entidades similares a virus, que generalmente se vuelven incapaces de replicarse, pueden lograr lo que pueden lograr los virus intactos naturales, pero sin la destrucción infecciosa. Pueden ingresar a las células humanas e instruir a la maquinaria de esas células para que exprese los genes transportados por el vector, lo que hace que la célula produzca y exporte las proteínas codificadas por esos genes, todo sin modificar permanentemente la célula huésped.
Eso significa que una vez que se administra una vacuna de vector viral para COVID-19, puede expresar la proteína de pico de COVID-19 que se modifica en el genoma del vector. Esto permite que las células afectadas presenten el antígeno de la proteína COVID-19 al sistema inmunitario humano y estimulen las defensas inmunitarias contra una infección por COVID-19.
Los vectores virales inducen una respuesta inmune muy potente. Generan un anticuerpo neutralizante para prevenir la infección y células T asesinas (células T citotóxicas o CTL) para destruir las células infectadas con COVID-19.
Se han desarrollado varios vectores virales no replicantes reconocidos para vacunas. Estos incluyen los basados en adenovirus, virus adenoasociados, virus del herpes (como el citomegalovirus) y virus vaccinia, junto con vectores basados en retrovirus, incluido el virus de la leucemia murina de Moloney y otros basados en lentivirus modificados (VIH). Todos se han utilizado en ensayos clínicos tanto de terapia génica como de administración de vacunas con éxito variable.
Sin embargo, para un uso efectivo a gran escala como vacunas seguras, se prefieren los vectores virales basados en adenovirus (infames por causar el resfriado común) o el virus vaccinia. En el campo de las vacunas contra la COVID-19, las que más destacan son las basadas en vectores de adenovirus. Aquí es donde entran en juego los descubrimientos de Graham.
Las piezas del rompecabezas
Como primera pieza del rompecabezas, Graham desarrolló un método para transferir ADN extraño (en este caso, piezas del genoma de adenovirus humano subtipo 5) en una célula.
El artículo que describe esta técnica ha sido citado por más de 10.000 investigadores desde que se publicó, lo que lo convierte en uno de los mayores éxitos de la ciencia moderna.
Debido a que los vectores virales generalmente no se replican, la expansión (replicación) del vector para la fabricación y producción de vacunas presentó un desafío. Los vectores necesitan células vivas para alojarlos y hacer las órdenes de los vectores, lo que les permite reproducirse. Lo que se necesitaba era una línea de células que se perpetuara a sí misma implantada con un virus o vector modificable.
Esto se resolvió con el segundo enfoque de Graham. En la Universidad McMaster, utilizó su técnica de transferencia de ADN para establecer una línea celular humana estable, fácil de cultivar y fácilmente manipulable llamada células HEK293, que contenían de forma permanente los genes necesarios para permitir que creciera un vector de replicación deficiente. El artículo de Graham sobre esta línea celular es otro clásico, con más de 6.000 citas.
La línea celular HEK293 y sus derivados ahora se utilizan en todo el mundo, en la industria y en laboratorios de investigación gubernamentales y universitarios, para fabricar vacunas y muchos otros productos biológicos.
Como tercer enfoque, Graham preparó herramientas de biología molecular sólidas y estables para permitir la creación fácil de vectores de adenovirus estables con inserciones de genes extraños que podrían albergar hasta 8000 pares de bases (unidades individuales de código genético) de genes extraños. informaciónque es suficiente información para producir la mayoría de las proteínas útiles. Esto se usa tanto para la transferencia y expresión de genes (en terapia génica) como para la administración de vacunas, como hemos visto con las vacunas COVID-19.
Para las vacunas, el proceso hizo posible tomar un virus que causa los síntomas del resfriado, elimina los genes que le permiten reproducirse y los reemplaza con genes de un agente infeccioso, como un virus diferente, que es el objetivo final de una vacuna. Esos genes agregados desencadenan la producción de un elemento inofensivo del virus objetivo. El cuerpo entonces reconoce y ataca este elemento, generando inmunidad. En el caso del virus COVID-19, este elemento es la espiga proteica.
Armar el rompecabezas
Estos avances se lograron con el adenovirus humano 5 y se aplicaron directamente en las vacunas COVID-19 desarrolladas por CanSino en China y la vacuna Sputnik V en Rusia. El proceso también se ha adaptado a otros subtipos de adenovirus para vacunas COVID-19. Estos incluyen la vacuna de vector de adenovirus de chimpancé desarrollada por la Universidad de Oxford y AstraZeneca, y la vacuna de vector de adenovirus humano 26 desarrollada por Johnson & Johnson.
Graham, ahora jubilado y viviendo en Italia, ciertamente sabía cómo armar un rompecabezas. Hoy, medio siglo después de sus primeros éxitos en la construcción de vectores virales, miles de millones de personas en todo el mundo tienen que agradecerle por protegerlos del virus pandémico.
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Preguntas y respuestas: cómo funcionan los diferentes tipos de vacunas contra el COVID-19 Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
Cita: Cómo se resolvió el rompecabezas de las vacunas de vectores virales, lo que llevó a las vacunas COVID-19 de hoy (18 de octubre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news /2021-10-puzzle-viral-vector-vaccines-today.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.