¿COMO SE ESTÁ HACIENDO LA VACUNA CONTRA EL SARS-CoV-2?

(Explicado para no expertos)

Por: Alfredo Negro Albañil

Casi todos los días nos levantamos, con la única noticia alentadora en estos tiempos, de que ya está próxima la aparición de una vacuna contra el coronavirus. Recibimos unas explicaciones muy técnicas, con palabras desconocidas. En este artículo vamos a explicar, muy simplificadamente, cómo se están haciendo las diferentes vacunas. 

En la primera parte, explicaremos todo el proceso de obtención de la vacuna y las fases de validación, en la segunda, describiremos, de manera simplificada, cada uno de los “actores” que intervienen en este complejo proceso.

El inventor de la vacunación, fue Edward Jenner, un médico rural Inglés, que en 1796, observó que las ordeñadoras de vacas padecían una especie de viruela bovina muy leve y no padecían los terribles efectos de la  viruela común, que en esa época estaba causando muchísimos muertos. Jenner tomó viruela bovina de la mano de una ordeñadora e inyectó este fluido a un niño de ocho años, el pequeño mostró los síntomas leves de viruela bovina, como era esperado. Una vez recuperado el niño, esperó cuarenta y ocho días para inyectarle el virus de viruela humana, observando que el niño no padecía ningún síntoma de la enfermedad. Había inventado un extraordinario método para combatir terribles enfermedades, a este método le denominó vacunación.

La vacunación ha sido uno de los grandes avances de medicina humana y veterinaria, ha salvado millones de vidas, tantos como los antibióticos.

Para obtener una vacuna, se inyecta a un individuo un virus atenuado, muerto, o un fragmento del virus, que penetran en sus células, su sistema inmunitario reconoce como una amenaza las moléculas de estos fragmentos, llamadas antígenos, y reacciona produciendo anticuerpos, que son unas proteínas capaces de neutralizar al virus. De esta forma el individuo genera capacidad para combatir al virus verdadero, cuando se disponga a contagiar al individuo y por tanto evitar la enfermedad que produce. 

Este es el método clásico, que se ha venido haciendo desde la invención de la vacunación, pero es muy lento, pueden pasar hasta diez años para obtener una nueva vacuna. 

Ante una pandemia, como la generada por el virus SARS-CoV-2, no se puede esperar tanto tiempo y hay que utilizar otras estrategias, en este caso se están utilizando técnicas de ingeniería genética, con las que se espera conseguir una vacuna en poco más de un año.

¿Cómo se hace una vacuna contra el SARS-CoV-2, mediante ingeniería genética? Las llamadas vacunas de ADN o de RNA 

Una vez conocida la secuencia de los genes del coronavirus, (se consiguió en China en enero de 2020) más de 80 empresas de 19 países, se lanzaron a fabricar las vacunas mediante ingeniería genética. 

El procedimiento consiste en fabricar sintéticamente en el laboratorio, un antígeno, que es un fragmento del ADN o RNA del virus modificado genéticamente, que se introduce en la célula, para que el ADN o RNA transfiera a la célula las instrucciones para producir la proteína espiga S (Spike Glycoprotein S), del virus (que es la que entra en la célula para infectarla). Este es el antígeno frente al que el sistema inmunitario de la célula reacciona, creando anticuerpos, que protegen al individuo de la infección. 

Para introducir en la célula el ADN o RNA, para que produzca la proteína espiga (antígeno) hay tres técnicas:

Mediante un plásmido de ADN, que trasfiere la información genética, que aporta al RNA, a la célula.

Mediante moléculas lipídicas o grasas, fáciles de penetrar en la célula, que transportan el RNA al interior de la célula.

Mediante la inserción de la secuencia del ADN en un virus del catarro común, (vector adenovírico) que penetra con facilidad en la célula.

Mediante cualquiera de estos procedimientos, se supone que el organismo genera una importante cantidad de antígenos, que van a proteger al individuo cuando sea atacado por el verdadero virus y evitar la infección y la enfermedad. Si se consigue éxito en cada una de estas etapas, de este largo y complejo proceso, se habrá conseguido la vacuna. A partir de este momento comienza otra serie de etapas para validar esta vacuna, antes de suministrarla masivamente a la población, esta etapa tiene las siguientes fases: 

Ensayos preclínicos.

Para verificar la eficacia de la vacuna y posible toxicidad, se hacen pruebas en, en cultivos celulares o tejidos (in vitro) y organismos vivos (in vivo).

Estudios sobre farmacología y toxicología, cuyos resultados tienen que ser entregados a las agencias reguladoras correspondientes (en el caso de España, a la AEMPS) que serán las que autoricen la puesta en marcha de los ensayos clínicos en humanos.

Ensayos en animales y personas. Una vez superada con éxito las pruebas de laboratorio, se pasa a humanos, para verificar que produce anticuerpos contra la enfermedad, que no ocasiona efectos secundarios y no tiene toxicidad.

Fase 1. Se verifica que la vacuna no tiene efectos secundarios. Que el sistema inmunitario del individuo vacunado, produce suficiente cantidad de anticuerpos. En esta fase, que puede durar entre 6 meses y un año, se llevan a cabo los primeros estudios en seres humanos, que se hacen para demostrar la seguridad del compuesto y establecer la pauta de administración óptima en estudios posteriores. En cada ensayo realizado en esta fase suelen participar entre 20 y 100 sujetos voluntarios sanos y/o pacientes.

Fase 2. Se verifica que la vacuna es inocua. Que produce una respuesta inmunitaria intensa. Se estudian las diferentes dosis a aplicar. Por primera vez, se administra el fármaco a pacientes. El objetivo de los ensayos que se realizan en esta fase es la búsqueda de dosis adecuadas y obtener los primeros datos sobre la eficacia del medicamento. En ellos participan entre 100 y 300 pacientes y son estudios terapéuticos exploratorios.

Fase 3. Se estudia si realmente previene de forma segura la enfermedad en las personas estudiadas. La vacuna de la farmacéutica Janssen, una vez superadas con éxito las fases anteriores, se encuentra en esta fase y se está probando con 60.000 voluntarios de tres continentes.

Fase de Aprobación y Registro. en esta fase se lleva a cabo la solicitud, a las agencias reguladoras competentes, (en España la AEMPS Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios, en USA el FDA, Food and Drug Administration), de la autorización para la comercialización de la vacuna. El informe debe contener toda la información recopilada a lo largo de todo el proceso de investigación y desarrollo de la vacuna y debe demostrar que ésta tendrá el efecto deseado. 

Fase de Producción. Fabricación a gran escala con los estándares de calidad adecuados.

En el desarrollo, normal de una vacuna, los datos de una fase son previos para iniciar la siguiente, pero en el contexto actual de una nueva pandemia, se van ejecutando los pasos de investigación que sean posible en paralelo y se corroboran los datos de una determinada fase para pasar a la siguiente. Incluso se han iniciado las experiencias en humanos antes de finalizar la fase en modelos animales. Esta metodología tiene elevados riesgos de fracaso científico y también económico para la empresa, que está desarrollando esa vacuna, pero es la única opción para conseguir una vacuna en poco más de un año. De lo que, si hay que estar seguro, es de que la vacua que salga al mercado será eficaz y segura.

En este momento hay 38 proyectos de vacuna, en fase 3 que ya se prueban en humanos, por parte de empresas tan potentes como: Johnson & Johnson a través de su filial Janssen, AstraZeneca, Pfizer, Moderna, etc.

Esperamos que se hagan realidad, los pronósticos y para final de 2020 o principios de 2021, podamos tener una o varias vacunas, que nos libren de esta enfermedad y podamos volver a la “vida normal”.

¿Qué es el coronavirus SARS-CoV-2?

Los coronavirus son conocidos desde hace más de 60 años. El SARS-CoV-2 es un tipo de coronavirus causante de la enfermedad (COVID-19), cuya expansión mundial ha provocado la pandemia de 2019-2020. Se descubrió y se aisló por primera vez en Wuhan (China). Parece que se transmitió de un huésped animal a uno humano. 

Estructuralmente los coronavirus son virus esféricos de 100-160 nm de diámetro, con envuelta de bicapa lipídica y que contienen ARN. El genoma del virus SARS-CoV-2 codifica 4 proteínas estructurales: la proteína S (spike protein), la proteína E (envelope), la proteína M (membrane) y la proteína N (nucleocapsid).

Imagen. Blog Oficial del Colegio Oficial de Biólogos de la Comunidad de Madrid

Proteína espiga S (spike glyprotein S). Marcada con un círculo en el dibujo. Es parte del virus que entra en la célula para infectarla. 

¿Qué es el genoma?

Es la secuencia de nucleótidos que constituye el ADN de un individuo o de una especie. El genoma de cualquier organismo, virus incluidos, aporta las instrucciones moleculares, en forma de nucleótidos, necesarias para su desarrollo y funcionamiento. La mayoría de organismos (incluidas las bacterias y muchos virus) tienen un genoma con un código formado por 4 nucleótidos.

Imagen: WIkipedia

¿Qué es el ADN o DNA? 

Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de muchísimos nucleótidos: adenina (A) timina (T) citosina (C) o guanina (G). La distinta secuencia de unión de estos cuatro nucleótidos a lo largo de la cadena es la que codifica la información genética.

Imagen. Dciencia

El ADN, contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos​ y algunos virus. La función principal de la molécula de ADN es el almacenamiento de la información  genética para construir otros componentes de las células, como proteínas y moléculas de ARN. 

¿Qué es el ARN o RNA? 

Es una molécula intermediaria entre el ADN y la proteína, es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. cada uno de ellos formado por ribosa, un fosfato y una de las cuatro bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina y uracilo). Es la molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica, el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información imprescindible durante la producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y desarrollo.

¿Qué es un plásmido?

Los plásmidos son moléculas de ADN que sirven para producir moléculas de ARN, mediante procesos de replicación. Los plásmidos han sido encontrados en casi todas las bacterias, una de las más utilizados es Escherichia coli que contiene más de 300 plásmidos.

Alfredo Negro Albañil. Doctor en Química. Profesor e investigador, durante 35 años en las Facultades de Veterinaria y Biología de la Universidad de León. Actualmente está jubilado y dedica parte de su tiempo a la divulgación científica en conferencias, prensa y otros medios.