Los científicos están empollando una vacuna de bajo costo para la COVID-19

Carl Zimmer
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La estructura molecular de la HexaPro, una versión modificada de la proteína de espiga del SARS-CoV-2, con sus seis alteraciones clave mostradas en forma de esferas rojas y azules. (Universidad de Texas, campus Austin, vía The New York Times).
La estructura molecular de la HexaPro, una versión modificada de la proteína de espiga del SARS-CoV-2, con sus seis alteraciones clave mostradas en forma de esferas rojas y azules. (Universidad de Texas, campus Austin, vía The New York Times).

Una nueva vacuna para la COVID-19 que está iniciando ensayos clínicos en Brasil, México, Tailandia y Vietnam podría cambiar la manera de combatir la pandemia en el mundo. La vacuna, llamada NDV-HXP-S, es la primera en ensayos clínicos con un nuevo diseño molecular, y se espera que cree anticuerpos más potentes de los que tiene la generación actual de vacunas. Además, la nueva vacuna podría ser mucho más fácil de producir.

Las vacunas existentes de empresas como Pfizer y Johnson & Johnson deben ser producidas en fábricas especializadas con ingredientes difíciles de adquirir. En contraste, la nueva vacuna se puede producir en masa en huevos de gallinas: los mismos huevos que producen miles de millones de vacunas para la influenza cada año en fábricas de todo el mundo.

Si la NDV-HXP-S demuestra ser segura y eficaz, los fabricantes de la vacuna para la influenza podrían producir mucho más de mil millones de dosis al año. En la actualidad, los países de ingresos bajos y medios que están teniendo dificultades para obtener las vacunas de países más ricos podrían fabricar la NDV-HXP-S por sí mismos o adquirirla a un bajo costo de sus vecinos.

“Eso es asombroso: sería un punto de inflexión”, opinó Andrea Taylor, subdirectora del Centro de Innovación en Salud Global de la Universidad de Duke.

Sin embargo, los ensayos clínicos primero deben establecer que la NDV-HXP-S funciona de verdad en la gente. La primera fase de los ensayos clínicos concluirá en julio y la fase final tardará varios meses más. No obstante, los experimentos con animales vacunados han generado esperanzas en torno a las posibilidades de la vacuna.

“Es un éxito para la protección”, comentó Bruce Innis del Centro PATH para la Innovación y el Acceso a las Vacunas, el cual ha coordinado el desarrollo de la NDV-HXP-S. “Creo que es una vacuna de clase mundial”.

2P al rescate

Un hombre recibe una vacuna contra la COVID-19 durante una campaña de vacunación en Bangkok, Tailandia, el 17 de marzo de 2021. (Adam Dean/The New York Times).
Un hombre recibe una vacuna contra la COVID-19 durante una campaña de vacunación en Bangkok, Tailandia, el 17 de marzo de 2021. (Adam Dean/The New York Times).

Las vacunas funcionan cuando el sistema inmunitario se familiariza lo suficiente con un virus como para incitar una defensa en su contra. Algunas vacunas contienen virus enteros que han sido exterminados; otras contienen una sola proteína del virus. No obstante, otras contienen instrucciones genéticas que pueden usar nuestras células para crear la proteína viral.

Una vez que el sistema inmunitario se expone a un virus, o a parte de este, puede aprender a producir anticuerpos que lo ataquen. Las células inmunitarias también pueden aprender a reconocer las células infectadas y destruirlas.

En el caso del coronavirus, el mejor blanco para el sistema inmunitario es la proteína que cubre la superficie como una corona. La proteína, conocida como espiga, se agarra de las células y luego permite que el virus se fusione con ellas.

Sin embargo, la mejor manera de vacunar a la gente no es solo inyectarle las proteínas de espiga del coronavirus. Esto se debe a que las proteínas de espiga a veces adoptan la forma equivocada y provocan que el sistema inmunitario produzca los anticuerpos equivocados.

Esta información surgió mucho antes de la pandemia de la COVID-19. En 2015, apareció otro coronavirus que provocaba una forma mortal de neumonía llamada síndrome respiratorio de Oriente Medio (SROM). Jason McLellan, un biólogo estructural que en aquel entonces estaba en la Escuela de Medicina Geisel de la Universidad de Dartmouth, y sus colegas se dispusieron a fabricar una vacuna para combatirlo.

Querían usar la proteína de espiga como blanco. No obstante, tuvieron que enfrentar el hecho de que la proteína de espiga cambia de forma. Cuando la proteína se prepara para fusionarse con una célula, se retuerce para pasar de una forma parecida a un tulipán a algo parecido a una jabalina.

Los científicos llaman a estas dos formas prefusión y posfusión de la espiga. Los anticuerpos que combaten la forma de prefusión tienen una gran efectividad en contra del coronavirus, pero los anticuerpos de la de posfusión no lo detienen.

McLellan y sus colegas usaron técnicas estándar para crear una vacuna contra el SROM, pero terminaron con muchas espigas de posfusión, las cuales eran inútiles para su propósito. Luego, descubrieron una manera de dejar la proteína fija en la forma de prefusión, cuando parece tulipán. Lo único que tuvieron que hacer fue cambiar dos de más de 1000 componentes de la proteína por un compuesto llamado prolina.

La espiga resultante —llamada 2P, por las dos nuevas moléculas de prolina que contenía— era mucho más propensa a adoptar la forma deseada de tulipán. Los investigadores inyectaron las espigas 2P a ratones y encontraron que los animales podían combatir con facilidad las infecciones que produce el coronavirus SROM.

El equipo presentó la documentación para patentar su espiga modificada, pero el mundo casi no se percató del invento. El SROM, aunque es mortal, no es muy contagioso y demostró ser una amenaza relativamente menor; menos de 1000 personas han muerto de SROM desde que apareció por primera vez en humanos.

Sin embargo, a finales de 2019, surgió un nuevo coronavirus, el SARS-CoV-2, que empezó a asolar el mundo. McLellan y sus colegas entraron en acción, con el diseño de una espiga 2P especial para el SARS-CoV-2. En cuestión de días, Moderna usó esa información para diseñar una vacuna para la COVID-19; contenía una molécula genérica llamada ARN con las instrucciones para crear la espiga 2P.

Otras empresas pronto siguieron su ejemplo, al adoptar las espigas 2P para sus propios diseños de vacuna y comenzar los ensayos clínicos. Las tres vacunas que han sido autorizadas hasta el momento en Estados Unidos —de Johnson & Johnson, Moderna y Pfizer-BioNTech— usan la espiga 2P.

Otros fabricantes de vacunas también la están usando. Novavax ha tenido resultados sólidos con la espiga 2P en los ensayos clínicos y se espera que en las próximas semanas solicite la autorización para su uso de emergencia de la Administración de Alimentos y Medicamentos. Sanofi también está probando una vacuna con la espiga 2P y espera terminar los ensayos clínicos a finales de este año.

Dos prolinas son buenas; seis son mejores

La capacidad de McLellan para encontrar pistas que pueden salvar vidas en la estructura de las proteínas le ha brindado una profunda admiración en el mundo de las vacunas.

“Este tipo es un genio”, opinó Harry Kleanthous, un directivo del programa de la Fundación Bill & Melinda Gates. “Debería sentirse orgulloso de este inmenso logro que le dio a la humanidad”.

Sin embargo, una vez que McLellan y sus colegas les entregaron la espiga 2P a los fabricantes de vacunas, regresaron a la proteína para observarla más de cerca. Si cambiar tan solo dos prolinas mejoró una vacuna, sin duda con modificaciones adicionales podría mejorar aún más.

“Tenía sentido buscar una vacuna mejor”, comentó McLellan, quien ahora es profesor adjunto de la Universidad de Texas, campus Austin.

En marzo, McLellan colaboró con dos colegas biólogos de la Universidad de Texas, Ilya Finkelstein y Jennifer Maynard. Sus tres laboratorios crearon 100 nuevas espigas, cada una con un componente básico alterado. Con financiamiento de la Fundación Gates, probaron cada una y luego combinaron los cambios prometedores en nuevas espigas. A la postre, crearon una sola proteína que cumplió con sus aspiraciones.

La ganadora tenía las dos prolinas de la espiga 2P, más cuatro prolinas adicionales de otras partes de la proteína. McLellan llamó HexaPro a la nueva espiga, en honor al total de seis prolinas.

El equipo descubrió que la estructura de la HexaPro era aún más estable que la 2P. También era resiliente: tenía una mayor capacidad para soportar el calor y los químicos dañinos. McLellan esperaba que su diseño resistente se potencializara en una vacuna.

McLellan también esperaba que las vacunas con la HexaPro llegaran a una mayor población mundial, en especial a los países de ingresos bajos y medios, los cuales, hasta el momento, han recibido tan solo una fracción de la distribución total de las vacunas de la primera ola.

“La tajada de vacunas que han recibido hasta ahora es terrible”, opinó McLellan.

Para ese fin, la Universidad de Texas creó un acuerdo de concesión de licencia de la HexaPro que les permite a empresas y laboratorios en 80 países de ingresos bajos y medios usar la proteína en sus vacunas sin pagar regalías.

Mientras tanto, Innis y sus colegas de PATH buscaban la manera de aumentar la producción de vacunas contra la COVID-19. Querían una vacuna que las naciones menos ricas pudieran hacer por sí solas.

Con una ayudadita de los huevos

La primera ola de vacunas autorizadas para la COVID-19 necesita ingredientes especializados y costosos. Por ejemplo, la vacuna basada en el ARN de Moderna requiere componentes genéticos llamados nucleótidos, así como un ácido graso a la medida para crear una burbuja a su alrededor. Esos ingredientes se deben juntar en las vacunas en fábricas construidas específicamente para esto.

El mecanismo que se usa para crear las vacunas contra la influenza es todo un contraste. Muchos países tienen inmensas fábricas para crear vacunas baratas contra la influenza, en las que se inyectan los virus de la influenza en huevos de gallina. Los huevos producen abundantes copias nuevas de los virus. Después, los trabajadores de las fábricas extraen los virus, los debilitan o los matan y luego los meten en las vacunas.

El equipo de PATH se preguntó si los científicos podrían crear una vacuna contra la COVID-19 que se pudiera cultivar de forma más barata en huevos de gallina. De esa manera, las mismas fábricas que crean las inyecciones para la influenza también podrían producir las vacunas para la COVID-19.

En Nueva York, un equipo de científicos de la Escuela Icahn de Medicina de Monte Sinaí sabía cómo crear esa vacuna, por medio de un virus aviar llamado virus de la enfermedad de Newcastle que es inofensivo para los humanos.

Durante años, los científicos habían experimentado con el virus de la enfermedad de Newcastle para crear vacunas contra varias enfermedades. Por ejemplo, para desarrollar una vacuna contra el ébola los investigadores le agregaron un gen del virus del Ébola a su propio conjunto de genes del virus de la enfermedad de Newcastle.

Los científicos luego insertaron el virus manipulado en huevos de gallina. Debido a que es un virus aviar, se multiplicó con rapidez en los huevos. Los investigadores terminaron con virus de la enfermedad de Newcastle cubiertos de proteínas del ébola.

En Monte Sinaí, los investigadores quisieron hacer lo mismo, usando proteínas de espiga de coronavirus en vez de proteínas del ébola. Cuando se enteraron de la nueva versión HexaPro de McLellan, se la agregaron a los virus de la enfermedad de Newcastle. Los virus se llenaron de proteínas de espiga, muchas de las cuales tenían la deseada forma de prefusión. En un guiño al virus de la enfermedad de Newcastle y la espiga HexaPro, la llamaron NDV-HXP-S.

PATH programó la producción de miles de dosis de la NDV-HXP-S en una fábrica vietnamita que suele producir vacunas para la influenza en huevos de gallina. En octubre, la fábrica envió las vacunas a Nueva York para que fueran probadas. Los investigadores de Monte Sinaí encontraron que la NDV-HXP-S otorgaba una sólida protección en ratones y hámsteres.

“Afirmo con todas las letras que puedo proteger a todos los hámsteres y ratones del mundo en contra del SARS-CoV-2”, declaró Peter Palese, el líder de la investigación. “Pero aún no se sabe qué les hace a los humanos”.

La potencia de la vacuna produjo un beneficio adicional: los investigadores necesitaron menos virus para obtener una dosis eficaz. Un solo huevo puede producir de entre cinco a diez dosis de la NDV-HXP-S, en comparación con una o dos dosis de las vacunas para la influenza.

“Estamos muy emocionados al respecto, porque creemos que es una manera de fabricar una vacuna barata”, agregó Palese.

Luego, PATH puso en contacto al equipo de Monte Sinaí con fabricantes de vacunas para la influenza. El 15 de marzo, el Instituto de Vacunas y Productos Biológicos Médicos de Vietnam anunció el comienzo de los ensayos clínicos de la NDV-HXP-S. Una semana más tarde, la Organización Farmacéutica Gubernamental de Tailandia siguió el ejemplo. El 26 de marzo, el Instituto Butantan de Brasil declaró que iba a pedir autorización para comenzar sus propios ensayos clínicos de la NDV-HXP-S.

Mientras tanto, el equipo de Monte Sinaí también ha otorgado licencias de la vacuna al productor mexicano de vacunas Avi-Mex para un aerosol intranasal. La empresa comenzará los ensayos clínicos para ver si la vacuna es todavía más potente en esa forma.

Para las naciones involucradas, fue atractiva la posibilidad de fabricar vacunas de manera completamente independiente.

“Esta producción de la vacuna la llevan a cabo los tailandeses para los tailandeses”, comentó el ministro de Salud de Tailandia, Anutin Charnvirakul, en el anuncio en Bangkok.

En Brasil, el Instituto Butantan proclamó su versión de la NDV-HXP-S como la “vacuna brasileña”, una que “se producirá por completo en Brasil, sin depender de importaciones”.

Taylor, del Centro de Innovación en Salud Global de la Universidad de Duke, fue comprensiva.

“Entiendo por qué sería una promesa en verdad atractiva”, comentó. “Estas naciones han estado a merced de las cadenas de suministro globales”.

Madhavi Sunder, experta en propiedad intelectual del Centro de Derecho de la Universidad de Georgetown, advirtió que la NDV-HXP-S no iba a ayudar de inmediato a países como Brasil en su lucha contra la actual ola de infecciones de COVID-19.

“No estamos hablando de 16.000 millones de dosis en 2020”, comentó.

Más bien, la estrategia será importante para la producción de vacunas a largo plazo, no solo para la COVID-19, sino para otras pandemias que pudieran llegar en el futuro.

“Suena muy prometedor”, opinó Sunder.

Mientras tanto, McLellan ha regresado al punto de partida molecular para intentar obtener una tercera versión de su espiga que sea todavía mejor que la HexaPro.

“En realidad, este proceso no tiene fin”, dijo. “La cantidad de permutaciones es casi infinita. En algún momento, tienes que decir: ‘Esta es la próxima generación’”.

This article originally appeared in The New York Times.

© 2021 The New York Times Company