Científicos desarrollan una plataforma de vacuna universal que protege frente a múltiples patógenos respiratorios

Científicos han creado una vacuna nasal que protegió a ratones frente a múltiples patógenos respiratorios, incluidos la gripe, la COVID-19, el SARS y bacterias, lo que supone un enfoque fundamentalmente distinto para la prevención de enfermedades. La vacuna, administrada en cuatro dosis de aerosol nasal durante cuatro semanas, generó una protección que duró hasta seis meses tras la inmunización.

La vacuna contiene un cóctel de sustancias destinado a estimular varios componentes del sistema inmunitario. Cuando los investigadores administraron el tratamiento a ratones y luego los expusieron a patógenos, un mes después de la inmunización, tres meses después de la inmunización y, en algunos casos, hasta seis meses después de la inmunización, los ratones estuvieron protegidos frente a SARS-CoV-2, el patógeno original del SARS y otro coronavirus, así como frente a otros patógenos. La vacuna indujo la formación de diminutas estructuras inmunitarias en los pulmones, fortalezas desde las que el organismo del ratón podía combatir de forma continua la infección.

La plataforma vacunal contiene moléculas que pueden unirse a receptores del organismo y activarlos; estos receptores forman parte de la red interna de comunicación del sistema inmunitario. También contiene un antígeno inocuo llamado ovalbumina, una proteína presente en los huevos. El efecto conjunto de estos dos elementos es activar tanto el sistema inmunitario innato como el adaptativo.

Las vacunas tradicionales funcionan preparando al sistema inmunitario para responder con rapidez a patógenos específicos y se basan en la respuesta inmunitaria adaptativa. El sistema inmunitario innato se activa muy rápidamente tras la exposición a un agente infeccioso, produciendo una respuesta rápida pero menos específica. Esta respuesta se atenúa al cabo de unos días, una vez que el sistema inmunitario adaptativo ha tenido la oportunidad de montar una respuesta más ajustada al patógeno concreto.

Las células T reclutadas como parte de la respuesta inmunitaria adaptativa mantienen con soporte vital la respuesta innata mucho después de que, por lo general, se habría debilitado. En 2023, los investigadores publicaron un estudio que mostró que la vacuna BCG puede conferir protección frente a enfermedades distintas de la TB porque es capaz de producir respuestas inmunitarias tanto innatas como adaptativas que perduran.

Durante la pandemia, los investigadores observaron que las personas que recibieron la vacuna BCG contra la tuberculosis tenían una protección adicional frente a la COVID-19. Esto encajaba con décadas de observaciones de que la inyección previene un abanico de otras enfermedades. Aunque la propia vacuna tiene una tasa de éxito variable, BCG potencia el sistema inmunitario innato, que no es específico de un patógeno determinado, y proporciona una protección amplia, aunque de bajo nivel, frente a muchas infecciones diferentes.

Por separado, un equipo multidisciplinar del Wyss Institute de Harvard University, Dana-Farber Cancer Institute y otras instituciones colaboradoras ha explorado un enfoque distinto mediante una plataforma de nanotecnología de origami de ADN llamada DoriVac, que funciona tanto como vacuna como adyuvante. En sus experimentos, las vacunas DoriVac se dirigieron a una región peptídica (HR2) que está conservada dentro de las proteínas espícula de varios virus, incluidos SARS-CoV-2, HIV y Ebola.

En ratones, la versión SARS-CoV-2 HR2 de la vacuna desencadenó una intensa actividad inmunitaria, incluidas respuestas de anticuerpos específicas del antígeno (inmunidad humoral) y respuestas de células T (inmunidad celular). Los investigadores también evaluaron la vacuna utilizando un sistema preclínico avanzado que modela el sistema inmunitario humano. Mediante la tecnología de microfluidos human Organ Chip del Wyss Institute, crearon un modelo in vitro del ganglio linfático humano. Dentro de este sistema, la vacuna SARS-CoV-2 HR2 también produjo fuertes respuestas inmunitarias específicas del antígeno en células humanas.

En una comparación directa con vacunas de SARS-CoV-2 mRNA administradas en nanopartículas lipídicas, una vacuna DoriVac que portaba la misma variante de la proteína espícula produjo una activación del sistema inmunitario humano igual de intensa. Sin embargo, la vacuna de origami de ADN resultó ser más estable y más fácil de almacenar y fabricar. Los hallazgos se publicaron en Nature Biomedical Engineering.

El diseño de la vacuna se basa en pequeñas nanoestructuras cuadradas autoensamblables hechas de ADN. Un lado de la estructura muestra moléculas adyuvantes dispuestas con un espaciado en nanómetros cuidadosamente optimizado. El lado opuesto presenta antígenos seleccionados, como péptidos o proteínas derivadas de tumores o patógenos. En trabajos anteriores con ratones portadores de tumores, las vacunas DoriVac produjeron respuestas inmunitarias más potentes que las versiones que carecían de la estructura de origami de ADN.

En humanos, existen estructuras diferentes en la nariz y la garganta y en el pulmón profundo. Si este tipo de vacunación puede o no inducir estructuras similares en humanos es algo que debe probarse. El siguiente paso para avanzar a partir de estos resultados será realizar más pruebas. Los humanos y los ratones, aunque tienen algunas similitudes, son diferentes en muchos aspectos que podrían frustrar los esfuerzos por acercar este enfoque a su aplicación.

La pandemia de COVID-19 situó a las vacunas de ARN mensajero (mRNA) en el centro de la salud mundial. Tras completar los ensayos clínicos (clinical trials), la primera vacuna de COVID-19 mRNA se administró el 8 de diciembre de 2020. Estudios de modelización estimaron posteriormente que estas vacunas evitaron al menos 14.4 millones de muertes por COVID-19 durante su primer año de uso. En la actualidad, hay ensayos clínicos en marcha para vacunas dirigidas contra el virus de la influenza, el virus respiratorio sincitial (RSV), HIV, Zika, el virus de Epstein-Barr y la bacteria de la tuberculosis.

La protección inmunitaria generada por las vacunas de COVID-19 mRNA puede variar ampliamente entre individuos, y la protección tiende a disminuir con el tiempo. El reto se hace aún mayor porque el virus SARS-CoV-2 evoluciona continuamente, produciendo nuevas variantes que pueden evadir parcialmente las defensas inmunitarias. Como resultado, las vacunas contra la COVID-19 a menudo necesitan actualizaciones periódicas. La fabricación de estas vacunas puede ser compleja y costosa, y los científicos tienen un control limitado sobre el número de moléculas de mRNA empaquetadas dentro de las nanopartículas lipídicas utilizadas para la administración. Estas vacunas también requieren almacenamiento en frío y, en ocasiones, pueden causar efectos no deseados fuera del objetivo.