La carrera para entregar una vacuna a las masas

El científico de Wistar David Weiner (izquierda) dirigió el trabajo para desarrollar una plataforma de vacunas de ADN mientras formaba parte de la facultad de Penns. La investigación realizada por su equipo, incluido el miembro del laboratorio Ami Patel (derecha), ha dado lugar a una vacuna contra el SARS-CoV-2 que está a punto de ser probada en ensayos clínicos. Crédito: The Wistar Institute

Penn, junto con The Wistar Institute, han llevado a cabo una investigación que forma parte de la historia de fondo de una variedad de vacunas exitosas. Desde la década de 1950, sus científicos han participado en la investigación que respalda las inoculaciones ampliamente utilizadas contra la poliomielitis, la rubéola, el rotavirus y más.

«Se podría argumentar que esta comunidad científica ha desarrollado más vacunas que salvan vidas que cualquier otro lugar del planeta», dice David Weiner, profesor emérito de la Escuela de Medicina Perelman y vicepresidente ejecutivo y director de Vaccine and Centro de Inmunología en Wistar, donde también dirige un laboratorio activo.

Las citas conjuntas y las colaboraciones de larga data conectan íntimamente a Penn y Wistar, incluso cuando se trata del desarrollo de vacunas.

Ahora, en estrecha colaboración con el gobierno federal y otras universidades e instituciones de investigación de todo el país, Penn y Wistar están aprovechando ese legado de experiencia en vacunas para acelerar el desarrollo y las pruebas de una vacuna que proteja a las personas de la nueva coronavirus, SARS-CoV-2.

Nadie está perdiendo el tiempo. Sorprendentemente, este mes comenzarán los ensayos clínicos de una vacuna desarrollada por Inovio Pharmaceuticals, Inc., una empresa de biotecnología que surgió de la investigación que Weiner realizó en Penn sobre una plataforma de vacuna basada en ADN.

» estar haciendo el estudio de Fase I para la vacuna Inovio», dice Pablo Tebas, el investigador principal de ese ensayo, quien habló brevemente con Penn Today entre la inscripción de pacientes con COVID-19 en ensayos adicionales para tratamientos antivirales. «Esperamos comenzar a evaluar a las personas la primera semana de abril».

Ese cronograma de comenzar los ensayos unos pocos meses después de la primera incidencia de la enfermedad no tiene precedentes. Pero por una buena razón, según Tebas, quien ha visto el número de víctimas que el COVID-19 está cobrando a los pacientes más afectados. «Las cosas deben moverse rápidamente», dice.

Ciencia detrás de la inyección

El hecho de que las vacunas contra el COVID-19 ya estén cerca o en ensayos clínicos se debe en parte a los avances de Weiner y colegas durante las últimas dos décadas. Las vacunas solían fabricarse con virus muertos o inactivados o modificando un virus vivo para hacerlo menos virulento. Pero el grupo de Weiner fue uno de los pioneros en un tercer método, utilizando el material genético del virus como base para una vacuna.

Las vacunas de ADN se desarrollan mediante la «impresión» de nucleótidos sintéticos en una secuencia correspondiente a una proteína diana en un patógeno. Para animar a las células a tomar la vacuna, el ADN necesita ser entregado con un impulso eléctrico que abre los poros en las membranas celulares, permitiendo que el ADN entre y genere una respuesta inmune. Una ventaja de las vacunas de ADN sobre otros tipos es su capacidad para inducir anticuerpos para bloquear la infección viral, así como para invocar la actividad de las llamadas células T asesinas. Estos asesinos del sistema inmunitario son particularmente efectivos en la búsqueda de virus que, de lo contrario, podrían esconderse dentro de las células huésped y evadir la detección inmunitaria.

Usando esta plataforma de vacunas basada en ADN, el laboratorio de Weiner respondió rápidamente a varios brotes recientes de enfermedades infecciosas. . Con el ébola en 2014, pasaron alrededor de 18 meses desde que el laboratorio de Weiner comenzó a investigar una vacuna hasta que Inovio puso la vacuna en ensayos clínicos. Con MERS, un coronavirus relacionado con el SARS-CoV-2, el proceso tomó solo 11 meses. La respuesta al zika fue aún más corta, alrededor de 6,5 meses.

Cada uno de estos esfuerzos involucró una asociación con Penn, incluso con Tebas, para avanzar en ensayos clínicos pioneros. El impulso de la línea de tiempo acelerada fue la Coalición para las Innovaciones en Preparación para Epidemias (CEPI), una fundación internacional lanzada en 2017 para coordinar el desarrollo de vacunas contra enfermedades emergentes. Financiado por la Fundación Bill y Melinda Gates, Wellcome Trust y con la participación de varios países de todo el mundo, CEPI ha estado trabajando con empresas para seleccionar plataformas de vacunas rápidas y aprovechar esta tecnología de vacunas para abordar los brotes de enfermedades infecciosas más rápido de lo que antes era posible. .

En el caso del coronavirus, los colaboradores de Penn, Wistar e Inovio comenzaron a prestar atención al brote en China a fines de 2019. «Alrededor de Navidad, decidimos que estábamos preocupados por este patógeno «, dice Weiner. «Decidimos a principios de enero que el grupo debería considerar abordar esto».

Días después, científicos en China publicaron en línea las secuencias genéticas del virus SARS-CoV-2 aislado de pacientes. «Desarrollamos diseños de construcción para una vacuna a las pocas horas de esa deposición de secuencias», dice Weiner. «Esa es una ventaja del ADN sintético».

Weiner, miembro de la junta directiva de Inovio, ha llevado a cabo investigaciones sobre el COVID-19 en estrecha colaboración con los propios investigadores de la empresa. De hecho, el Director Ejecutivo de Inovio, J. Joseph Kim, es un ex miembro del laboratorio de Weiner y ex alumno de Penn, con un doctorado en inmunología y un MBA de Wharton.

A fines de enero, CEPI anunció que Inovio recibiría apoyo para seguir adelante con el desarrollo de una vacuna contra el coronavirus, trabajando en asociación con investigadores de Wistar para desarrollarla y probarla. El cronograma establecido por CEPI fue el más corto hasta ahora: solo tres meses para mudarse a la clínica.

Weiner enfatiza cuán desafiante es eso. “Cuando el equipo empezó a trabajar, no había reactivos para el COVID-19”, dice. «Tuvimos que generar todos esos reactivos: líneas celulares para estudiar la infección por virus, ensayos de especificidad y ensayos de células T, entre otros».

Sin embargo, el laboratorio, que incluye a tres estudiantes graduados de Penn, se movió rápidamente. La vacuna se dirige a la proteína «espiga» en la superficie del SARS-CoV-2, que el virus usa para ingresar a las células huésped. Los investigadores generaron resultados en líneas celulares y animales a fines de febrero, que rápidamente compartieron en línea con la comunidad científica en general. Ya han probado múltiples construcciones de la vacuna en estos modelos experimentales. A finales de marzo, gracias a los esfuerzos del equipo, Inovio anunció que estaba avanzando en los ensayos clínicos y apuntando a abril para iniciar el primer ensayo clínico en Penn.

Vía rápida a los ensayos

Penn y otro centro de ensayos clínicos en Kansas City, Missouri, probarán la vacuna Inovio. El estudio se centrará en la seguridad y en cómo los sistemas inmunológicos de los participantes pueden responder a la vacuna. Tebas anticipa que no habrá problemas para encontrar voluntarios para participar.

Por separado, Moderna, otra empresa financiada por CEPI, inició ensayos la semana pasada en asociación con los Institutos Nacionales de Salud.

Basado en evidencia de vacunas anteriores de ADN sintético desarrolladas en colaboración con Inovio, Tebas cree que la vacuna probablemente será segura; la gran pregunta, dice, es si es efectivo. Para averiguarlo, se requerirán ensayos más grandes en voluntarios humanos sanos, que idealmente comenzarán a fines del verano. Al mismo tiempo, Tebas está ayudando a coordinar una variedad de otros ensayos, incluidos los que prueban antivirales, inmunomoduladores e incluso el plasma sanguíneo de personas que han tenido coronavirus y se recuperaron.

«Todas estas cosas son pasando en Penn», dice Tebas. «Necesitamos hacer todo esto en paralelo».

Alternativas o espacio para mejorar

Si bien hay mucha esperanza en las vacunas ya desarrolladas, otros investigadores en Penn y en otros lugares dedican largas horas a continuar la búsqueda de vacunas complementarias o incluso más eficaces.

Norbert Pardi, investigador de Penn Medicine, ha estado buscando una vacuna basada en el ARN mensajero (ARNm), el material genético que proporciona la transcripción para crear proteínas y que muchos virus, incluido el SARS-CoV-2, usan para producir sus productos proteicos en células humanas después de infectar a alguien.

Las vacunas de ARNm tienen muchos de los mismos beneficios que las vacunas de ADN : pueden generarse rápidamente e inspirar una fuerte respuesta de células T. «No conocemos los mecanismos exactos de acción de las vacunas de ARN», dice Pardi, quien llegó a Penn en 2011. «Pero lo que sí sabemos es que puede inducir una respuesta inmunitaria muy potente y protectora contra enfermedades infecciosas en varios modelos animales». y puede hacerlo de manera segura».

Al igual que las otras innovaciones de vacunas que surgieron de la investigación de Penn, el origen de las vacunas de ARNm también tiene vínculos con Penn. Dos de los mentores de Pardi, Drew Weissman y Katalin Kariko, ambos de Penn Medicine, comenzaron a trabajar juntos a fines de la década de 1990 para usar el ARN para la terapia, y publicaron varios artículos históricos durante las siguientes dos décadas.

Pardi trabajó con tanto para encontrar formas de empaquetar y administrar ARN sin generar una respuesta inflamatoria peligrosamente intensa como para evaluar las respuestas inmunitarias y la eficacia de las vacunas de ARN de enfermedades infecciosas en modelos animales.

Él señala que es probable que otros en Penn estén aplicando su experiencia para desarrollar vacunas y medir su calidad, como Paul Bates, que está trabajando en una prueba para medir qué tan bien una vacuna inspira la producción de anticuerpos en sus receptores. El grupo de Bates había trabajado previamente en el SARS-CoV, el virus que causó el brote de SARS en 2002.

Si bien Moderna usa una plataforma de ARNm, Pardi señala que existen beneficios al realizar estudios adicionales sobre versiones alternativas de la vacuna «Todavía tenemos mucho que aportar», dice Pardi. «Podemos crear diferentes versiones de la proteína Spike para probar y comparar si algunas son mejores que otras».

En Penn y en la comunidad científica mundial, no existe ningún indicio de competencia científica, a favor de un enfoque de todas las manos a la obra.

«Esta es una emergencia, así que, para ser honesto, estaré feliz de ver si otras personas presentan vacunas protectoras, incluso si no es una vacuna de ARNm», dice Pardi. «Esto no se trata de mí. No se trata de investigadores individuales. Se trata del público. Tenemos que trabajar rápido y tenemos que ser muy, muy colaborativos. Recibo mucha ayuda de muchos científicos de todo el mundo y, por supuesto, También estoy compartiendo todo lo que puedo, todo mi conocimiento y todos mis recursos, para que esto suceda».

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