¿Cómo se hace una vacuna contra el coronavirus?

• Investigadores de la Universidad de Washington buscan la respuesta en la biología sintética
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La biología sintética es una rama dedicada a la creación en el laboratorio de los componentes esenciales de la vida

El reciente anuncio de dos candidatos a vacunas para combatir al coronavirus, por parte de BioNTech/Pfizer y de Moderna ha sido recibido con mucho entusiasmo pues su eficacia alcanza entre el 95% en la primera y el 94.5% en la segunda. Esto ha levantado especial expectación sobre una futura llegada de la vacuna contra el coronavirus a España. Pero aún serán necesarios unos meses para que puedan llegar a distribuirse al público en general y otras vienen en camino.

Sin embargo, investigadores de la Universidad de Washington están utilizando otra aproximación, otro enfoque basado en los desarrollos de la biología sintética, una rama dedicada a la creación en el laboratorio de los componentes esenciales de la vida, y que aúna el trabajo de biólogos, ingenieros, diseñadores de software y químicos para crear tecnologías de diseño y construcción de nuevos organismos: bacterias, virus, levaduras y algas con propiedades diferentes a las originales.

Una vacuna contra el coronavirus creada con biología sintética

Una vacuna creada a través de las innovaciones venidas de la biología sintética no solo lograría miles de millones de dosis, sino que funcionaría sin la necesidad de refrigeración. “Todo esto”, según explicaba para Scientific American la inmunóloga y médica, Lynda Stuart, quien dirige la investigación en vacunas de la fundación Gates, “será súper importante para proteger a todos aquellos que de otra manera no tendrían acceso a ella”.

Las vacunas en las que se trabaja en los laboratorios usan ácidos nucleicos sintéticos que codifican para fabricar proteínas que llegarían a la superficie del virus. Esto hará que el cuerpo los vea como material extraño, genere anticuerpos y si todo va bien adquiera inmunidad al coronavirus.

Usando computadores, los investigadores están diseñando nanopartículas de proteínas que se autoensamblan, recubiertas con proteínas virales, los conocidos como antígenos. Estas nanopartículas semejantes a un puercoespín serán el corazón, la base de una vacuna.

Se empieza con la nanopartícula, el cuerpo del puercoespín. Su forma y composición será tal que los bloques de partículas de proteínas, como piezas de Lego, no solo se auto ensamblen de forma espontánea, sino que se mantengan pegadas. Además, que se conviertan en algo que pueda “exhibir” los antígenos virales de tal manera que el sistema inmunitario responda con fuerza ante ellos.

Usando un algoritmo de diseño de proteínas, los científicos han determinado que nanopartículas de 25 nanómetros formadas por 60 piezas idénticas de la proteína presentan las características óptimas para exponer al máximo el antígeno, facilitándole de este modo el trabajo a nuestro sistema inmunitario.

“Nosotros podemos probar un millón de variantes en el computador antes de encontrar la forma y la composición óptima de la proteína, esto es, cuál secuencia de proteína formará espontáneamente la nano-partícula ideal” explicaba Neil King, investigador en el Institute for Protein Design de la Universidad de Washington y profesor de bioquímica en la misma.

El paso siguiente es tomar el ADN, hecho en el laboratorio, y que codifica para la proteína diseñada, insertarla en la bacteria E. coli, y esperar a que se haga el trabajo siguiendo las instrucciones genéticas para manufacturarla, como una pequeña, viva, línea de ensamblaje. Cuando se extraen de la bacteria, se purifican y se mezclan en un tubo de ensayo, las proteínas se auto-ensamblan espontáneamente en la nano-partícula hecha a la medida. “De esta manera, obtendremos exactamente la proteína que diseñamos en el computador, con cada átomo que queríamos en ella”, dice King. El paso siguiente es ponerle las púas al puercoespín. Para el virus que causa la COVID-19, las púas son la “proteína de la espícula”, la molécula que se une a los receptores de las células y abre la puerta de entrada del virus. La que tanto hemos visto en las ilustraciones de la estructura del SARS-Cov-2 y que le da esa apariencia de corona.

¿Por qué usar una proteína diseñada en vez de un coronavirus ‘muerto’?

“Usar una proteína del SARS-CoV-2 como el componente principal, en vez de muchas partes del virus inactivado, tiene muchas utilidades”. Se reduce o elimina la necesidad del coadyuvante, el ingrediente que aumenta la respuesta inmune, pues la nanopartícula es suficientemente eficaz por sí sola. Pegarle antígenos a ella vuelve al pequeñísimo sistema resultante tolerante al calor, “hasta se lo puede hervir”, explica Stuart, volviendo innecesaria la refrigeración, un asunto crítico para volverlas asequibles a los países cálidos y pobres. “Y, como las nanopartículas pueden ser recubiertas con antígenos venidos de diversos virus, se podrá obtener una vacuna pan coronavirus”, resume. Con esta palabra, hace referencia a una vacuna que podría servir no solo para este coronavirus sino para cualquier otro.

“Usar una proteína del SARS-CoV-2 como el componente principal, en vez de muchas partes del virus inactivado, tiene muchas utilidades“

Los investigadores están llenos de un optimismo cauteloso. Otra vacuna experimental para la neumonía en niños también se desarrolló usando métodos similares. Probada en ratones y monos mostró diez veces más anticuerpos que otra basada en la tecnología tradicional.

“Nuestros datos sugieren que la vacuna obtenida de esta manera, así no vaya a ser de las primeras en llegar al mercado, sí tendrá el potencial de ser una que ofrezca una protección inmunitaria potente y duradera”, declaraba King.

Sin embargo, al día de hoy, la vacuna ya se encuentra en proceso para iniciar los ensayos clínicos pertinentes para final del año.

“Esta es la tercera vez que un coronavirus en los últimos 20 años ha saltado de los animales a los humanos ocasionado un sinnúmero de problemas. Va a volver a pasar”.

Y como el coronavirus ha venido para quedarse y otros vendrán más adelante, lo mejor es la preparación, la prevención. Los investigadores ya se ocupan de los procesos de manufacturación, que necesita ser a gran escala dada la magnitud de una pandemia jamás imaginada.