El laboratorio del profesor Peter S. Kim, en la Universidad de Stanford, se anota un nuevo éxito al conseguir magníficos resultados con una nueva nanovacuna para Covid-19 que, entre otras particularidades, no necesitará cadena de frío para su conservación y tendrá un precio bajo.
Antes de la pandemia, este investigador y su equipo trabajaban en la consecución de posibles vacunas para el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), que causa el sida, y para el ébola, entre otras.
Poco después de cerrar el laboratorio, como parte de las precauciones frente a Covid-19, estos científicos centraron su atención en una posible vacuna para el SARS-CoV-2.
“Nuestro objetivo -explica el profesor Kim- es lograr una nanovacuna para Covid-19 de una sola inyección, que no requiera una cadena de frío para su almacenamiento o transporte. Si lo hacemos bien, también debería ser barata. La población objetivo de nuestra vacuna son los países de ingresos bajos y medios”.
Su trabajo, que describe en un estudio publicado en ACS Central Science, contiene nanopartículas con las mismas proteínas que componen los distintivos picos superficiales del nuevo coronavirus.
Estos picos, como ya se sabe, facilitan la infección de ese agente patógeno al fusionarse con una célula huésped y crear un pasaje para que el genoma viral ingrese y se apropie de la maquinaria celular para producir más virus. Los picos también se pueden usar como antígenos, lo que significa que su presencia en el cuerpo es lo que puede desencadenar una respuesta inmune.
El profesor Kim recuerda que las vacunas de nanopartículas equilibran la eficacia de los preparados basados en virus, con la seguridad y la facilidad de producción de las vacunas de subunidades.
Nanovacuna Covid-19 de una dosis y sin frío
Las que utilizan virus para administrar el antígeno suelen ser más eficaces que las que solo contienen partes aisladas de un virus. Sin embargo, pueden tardar más en producirse, deben refrigerarse y es más probable que causen efectos secundarios.
Así y siempre según este científico, las vacunas de ácido nucleico, como las de ARNm de Pfizer y Moderna, que recientemente se autorizaron para uso de emergencia por la FDA, son incluso más rápidas de producir que las vacunas de nanopartículas, pero son caras de fabricar y pueden requerir múltiples dosis.
Las pruebas iniciales en animales de laboratorio sugieren que la nanovacuna de Stanford podría producir inmunidad contra Covid-19 después de una sola dosis y sin necesitar frío para su conservación.
De hecho, estos investigadores tienen la esperanza de que pueda almacenarse a temperatura ambiente y estudian si podría enviarse y almacenarse en forma de polvo liofilizado.
“Estamos en el inicio y todavía hay mucho trabajo por hacer”, reconoce Abigail Powell, miembro del equipo del profesor Kim. “Pero creemos -añade- que es un punto de partida sólido para lo que podría ser un régimen de vacuna de dosis única, que no se basa en el uso de un virus para generar anticuerpos protectores después de la vacunación”.
Picos y nanopartículas
La proteína de pico de SARS-CoV-2 es de gran tamaño, por lo que los científicos a menudo formulan versiones abreviadas que son más simples de hacer y fáciles de usar. Después de examinar de cerca el pico, el profesor Kim y su equipo decidieron eliminar una sección cerca de la parte inferior.
Para completar su candidato a vacuna, combinaron este pico acortado con nanopartículas de ferritina, una proteína que contiene hierro, que se probó previamente en humanos. Antes de la pandemia, Abigail Powell había trabajado con estas nanopartículas para desarrollar una vacuna contra el ébola.
Junto con científicos del Laboratorio Nacional del Acelerador de SLAC, el equipo del profesor Kim utilizó microscopía crioelectrónica para obtener una imagen en 3D de las nanopartículas de ferritina en forma de picos, con el fin de confirmar que tenían la estructura adecuada.
Para las pruebas con roedores, según describen en su estudio, compararon sus nanopartículas de picos acortados con otras cuatro variaciones potencialmente útiles: nanopartículas con picos completos, picos completos o picos parciales sin nanopartículas y una vacuna que contiene solo la sección del pico que se une a las células durante la infección.
Nanovacuna Covid-19 de nanopartículas de pico acortado
Probar la efectividad de estas vacunas contra el SARS-CoV-2 real habría requerido que el trabajo se realizara en un laboratorio de nivel 3 de bioseguridad, por lo que los investigadores utilizaron un pseudo-coronavirus más seguro, que se modificó para transportar picos de SARS-CoV-2.
De esta forma, determinaron la efectividad potencial de cada vacuna al monitorear los niveles de anticuerpos neutralizantes. Como es sabido, los anticuerpos son proteínas sanguíneas producidas en respuesta a los antígenos y los anticuerpos neutralizantes son el subconjunto específico de anticuerpos que, en realidad, actúan para evitar que el virus invada una célula huésped.
Después de una sola dosis, los dos candidatos a vacuna de nanopartículas resultaron en niveles de anticuerpos neutralizantes al menos dos veces más altos que los observados en personas que habían tenido Covid-19, y la vacuna de nanopartículas de pico acortado produjo una respuesta neutralizante significativamente mayor que el pico de unión o las vacunas de pico completo (sin nanopartículas).
Después de una segunda dosis, los roedores que habían recibido la vacuna de nanopartículas de pico acortado tenían los niveles más altos de anticuerpos neutralizantes.
Es un escenario único, como lo califica Abigail Powell. “Lo que sucedió el año pasado -dice- es realmente increíble, en términos de ciencia que ha pasado a primer plano y de poder producir múltiples vacunas diferentes que parecen estar demostrando eficacia contra este virus”.
El profesor Kim recuerda que, normalmente, son necesarios 10 años de trabajo para conseguir una vacuna eficaz. “Esto -matiza- no tiene precedentes”.
Nanovacuna más allá de Covid-19
Aunque la nueva candidata a nanovacuna Covid-19 está destinada específicamente a poblaciones que pueden tener más dificultades para acceder a otros preparados contra el SARS-CoV-2 debido a las dificultades que conllevan las actuales cadenas del frío, es posible, dado el rápido progreso de otras vacunas candidatas, que no sea necesaria para abordar la pandemia actual.
Si fuera así, estos investigadores aseguran que están preparados para volver a girar y buscar una vacuna contra el coronavirus más universal para inmunizar contra el SARS-CoV-1, MERS, SARS-CoV-2 y futuros coronavirus que aún no se conocen.
Como colofón a este estudio, que ha sido posible gracias a la financiación de MCHRI, la Fundación de Investigación del Cáncer Damon Runyon, los Institutos Nacionales de Salud, el Fondo Ludwig de Virginia y DK para la Investigación del Cáncer y Chan Zuckerberg Biohub, el profesor Kim hace hincapié en que “las vacunas son uno de los logros más importantes de la investigación biomédica”.
Además de Abigail Powell, han participado en esta investigación Kaiming Zhang, Mrinmoy Sanyal, Shaogeng Tang, Payton Weidenbacher, Shanshan Li, Tho Pham y Wah Chiu, así como el profesor Chan, del Laboratorio Nacional SLAC de la Universidad de Stanford.
