¿Cómo funcionan las vacunas de vector viral y mARN?

Las vacunas clásicas que nos explicaban en la escuela funcionaban con virus atenuados … pero últimamente hemos escuchado mucho sobre vacunas con tecnología nueva que NO requiere que nos inyecten virus de SARS-CoV2, ¿cómo funcionan esas modernas vacunas? ¿funcionan?

Cómo se replican los virus

Hay distintos tipos de virus, pero los coronavirus lo que hacen cuando llegan a la célula huésped es que se unen con sus espigas (spike en inglés) con una membrana que llaman de “apertura de la cerradura celular”, de nombre ACE2.

Una vez que se ha abierto un acceso a la célula del huésped humano, el virus empieza a replicar su material genético gracias a la propia maquinaria celular humana, que, una vez infectada, se pone al servicio completo del patógeno. ¿Cómo logran esto?

Depositamos nuestro propio ARN en el citoplasma de las células humanas. Los ribosomas, que están en el citoplasma, son los centros celulares de traducción del material genético donde se  sintetizan proteínas. Lo que hacemos es confundir a las células humanas para que interpreten nuestro ARN como si fuera de ellas para que repliquen ARN viral.

Las células infectadas producen todas las proteínas necesarias para completar la formación de nuevos virus. Cuando los nuevos virus están listos, destruyen la célula huésped y salen al exterior para infectar nuevas células. Un solo coronavirus es capaz de crear hasta 100.000 réplicas de este modo. Nos reproducimos exponencialmente avanzando por el cuerpo humano hasta causar estragos en el organismo contagiado.

Y aunque el sistema inmune no es nuestro objetivo principal, tenemos la capacidad de afectarlo. No es que se les destruya, pero tenemos mecanismos que evitan la respuesta inmunológica. 

Normalmente ante otras infecciones, el sistema inmunológico libera interferones, que “interfieren” en la replicación de los patógenos. Pero nosotros logramos inhibir la señal de alarma para que no haya interferencia y nos podamos seguir replicando. Además, tenemos componentes con los que “ocultamos” del resto del sistema inmune por lo que la respuesta antiviral del organismo no es suficiente para detenernos.

Entonces todo el asunto de las vacunas tiene por objetivo que se alerte a nuestro sistema inmunológico de manera anticipada para que pueda reconocer este coronavirus y entonces no dejarse atacar con la misma fuerza.

Ahora, el objetivo de este video es explicar cómo funcionan los dos tipos nuevos de vacunas, las de vector viral y las de ARN mensajero. Comencemos con las de vector viral, las más famosas en este momento del tipo son: la Sputnik V rusa y la CanSino china, pero también usan vector viral la de AstraZeneca, y la de Johnson & Johnson.

¿Qué es un vector? 

Los vectores son virus a los que se les ha eliminado el gen responsable de la replicación. En el caso de estas dos vacunas se tomaron adenovirus. Los adenovirus, causan regularmente infecciones respiratorias y se han convertido en los virus que se utilizan más comúnmente para diseñar vectores.

Como a estos virus se les elimina el gen responsable de la replicación, ya no representan una amenaza de infección. Después… se agrega a estos virus que no pueden contagiar, el material genético de un virus diferente, contra el que se está vacunando, en este caso, del SARS-Cov2… hacer esto tiene por propósito que las células huésped produzcan una proteína del coronavirus de manera que así se entrene el sistema inmunitario y la próxima vez que el sistema inmunológico lo vea, lo pueda reconocer y lo detenga rápidamente.

El principal problema que PUEDE limitar el uso de adenovirus es que como los humanos hemos lidiado con ellos desde hace mucho tiempo, ya hay cierta inmunidad generalizada. En gente mayor de 55 años es muy probable que ya hayan enfrentado distintas variantes de estas células en el pasado y como la inmunidad desarrollada dura muchos años, entonces la reacción del sistema inmunológico puede ser “demasiado efectiva”. 

Lo voy a explicar con una analogía:

Imagina que el vector viral es como el taxi que se usa para llevar el código del SARS-CoV2 a nuestras células… el taxi sólo tiene como propósito llegar a la célula para que puedan leer el código genético nuevo y entonces crear inmunidad. Pero cuando el cuerpo ya conoce demasiado bien ese modelo de taxi, la respuesta de defensa puede ser tan buena que ni siquiera le permita acercarse a su destino, destruyendo rápidamente no solo el taxi, sino el código genético que llevaba para ayudar al sistema inmunológico.

Este problema también se puede presentar en las vacunas de este tipo que requieren de dos dosis… que el cuerpo humano genere inmunidad al vector y entonces la segunda dosis no alcance a funcionar como debería.

Este asunto de que la gente a distintas edades puede tener ya inmunidad contra el vector viral, es el tendón de Aquiles de la Cansino por lo cual se recomienda aplicarse con preferencia a adultos jóvenes… también es la razón por la que puede ser mejor opción usar vacunas con vectores virales de otras especies. Por eso AstraZeneca usa un adenovirus de chimpancé, contra el cual es muy poco probable que las personas tengan anticuerpos antes de recibir la vacuna.

En el caso de la vacuna Sputnik V, se requieren dos dosis de vacuna… pero cada dosis usa un tipo distinto de vector adenovirus con el propósito de mejorar el efecto de la vacunación y darle la vuelta a este problema potencial de la inmunidad al vector. Recientemente la empresa AstraZeneca anunció que se asociará con los laboratorios de la Sputnik para ver si la combinación de sus vacunas mejora la efectividad.

Quizás no habíamos escuchado tanto sobre este tipo de vacunas antes, pero los primeros usos de los vectores virales se hicieron en algunos tratamientos oncológicos… hay una vacuna contra la rabia no humana que los usa y hay esfuerzos para desarrollar vacunas de este tipo contra el dengue, malaria, tuberculosis y MERS… de hecho gracias a esto último es que se avanzó tan rápido en la producción de la vacuna contra el coronavirus.

¿Cómo funcionan las vacunas de ARN mensajero?

La diferencia principal con las vacunas de vector viral es que en este caso se inyecta ARN mensajero sin ningún tipo de virus como intermediario, se le introduce en un encapsulado lipídico de pequeño tamaño. Así, el ARN mensajero se inyecta para que en las células huésped se cree la proteína que llaman de la espiga (Spike en inglés) que te comenté al inicio del video que es justo gracias a la cual el virus del SARS-CoV2 se une con las células del huésped humano.

Este código de ARN llega a los ribosomas de las células de la persona vacunada y ahí sintetiza la proteína a la cual estamos generando inmunidad. Una vez que se sintetiza la proteína, la célula “rompe estas instrucciones” del ARN y la proteína formada se libera a la superficie de la célula. Eventualmente las células de nuestro cuerpo mueren naturalmente y cuando eso ocurre estas proteínas se liberan facilitando que nuestro sistema inmunológico reconozca estas proteínas como algo “ajeno” y comience a crear anticuerpos en su contra. Así, nuestro sistema inmunológico aprende a defenderse del virus para el que fue vacunado y cuando llega el virus real se le “marca” para ser destruido por las células T de manera rápida.

Es como si viéramos un preview… un trailer de cómo se ve el virus real, pero como no es el virus real, no va a provocar la enfermedad en la persona inoculada. ¿Ni siquiera a los que después de la vacuna les da fiebre? No, ese efecto potencial que sufren algunas personas, es un efecto de su propio sistema inmunológico en alerta.

La idea de usar el ARN para vacunas tiene al menos tres décadas y es posible que veamos en el futuro vacunas nuevas de este tipo para la tuberculosis, VIH, malaria y quizás se acelere la producción de vacunas de influenza que va cambiando periódicamente.

El problema principal de estas vacunas es que el ARN mensajero es sensible a la temperatura… por eso es que la vacuna de Pfizer se tiene que almacenar a -80 C, de este modo puede durar hasta 6 meses, mientras que en refrigeración ordinaria dura hasta 5 días, y en hielo seco hasta 15 días.

Quizás te preguntes cómo es que el ARN es tan sensible pero el SARS-CoV2 aguanta tan bien en el aire y las superficies… bueno, es que el SARS-CoV2 tiene una envoltura lipídica que la protege… que por cierto, se disuelve en agua y jabón y por eso es que se recomienda tanto el tema del lavado de manos. Al disolverse esta capa protectora, el ARN se degrada fácilmente.

Por otro lado, la vacuna de Moderna, también es de este tipo, pero la envoltura usada para la vacuna Moderna aguanta más temperatura y puede almacenarse hasta 30 días en un refrigerador común de 2 a 8 C… es el tamaño de estas envolturas lipídicas la razón por la cual probablemente hayas escuchado hablar de “nanopartículas” en las vacunas.

Una aclaración importante:

El ARN mensajero que se inyecta en la vacuna NUNCA entra al núcleo de la célula que es donde se encuentra nuestro ADN. De manera que las preocupaciones de que nos va a modificar genéticamente son infundadas. Hay gente que se confunde porque tienen nombres parecidos, ARN, ADN… pero no son lo mismo.

Por otro lado, los datos que tenemos actualmente de contagios indican que el 30% de las personas infectadas con SARS-CoV2 no desarrollarán síntomas, pero son 75% tan contagiosos como sintomáticos. 59% de TODOS LOS CONTAGIOS se originan de una persona asintomática o pre-sintomática.

Hoy, aún no contamos con información respecto a si alguna de las vacunas que se han preparado, reducirá la transmisión asintomática. Lo que sí esperamos es que las vacunas disminuyan la peligrosidad de la enfermedad permitiendo que nuestro sistema inmunológico responda de manera más efectiva, pero seguirá siendo posible infectarnos y CONTAGIAR a otros.

De hecho el análisis de la FDA respecto a la vacuna Pfizer explícitamente menciona el riesgo de que la gente se confíe y deje de usar cubrebocas. Esto quiere decir que aún cuando te vacunes, debes seguir cuidándote y cuidando a los demás.

¿Cuál vacuna debemos aplicarnos entonces?

Esto es algo que no se resuelve ni discutiendo por marcas ni el país de origen… para eso se aplican protocolos en los que se prueba la efectividad y la SEGURIDAD de las vacunas.

El proceso de la validación de las vacunas se ha realizado lo más rápido posible. Las dos vacunas más adelantadas en el proceso de prueba con muchas personas son la Pfizer y Moderna pero la gente que ha sido vacunada SIGUE EN OBSERVACIÓN.

Algo que ya te había comentado en el video sobre el dengue es que todas las vacunas pueden tener efectos secundarios, pero la expectativa es que sean mucho menores que el riesgo que corremos sin vacuna… de hecho esto existe no sólo con las vacunas, todos los medicamentos tienen efectos secundarios potenciales y la mayor parte del tiempo ni siquiera pensamos en esa posibilidad cuando los tomamos aunque en general el riesgo de un efecto secundario adverso pueda ser mayor en los medicamentos de uso común que con una vacuna.

La vacuna de Pfizer ya tiene sus datos publicados en una revista científica arbitrada por pares, los datos de las vacunas Moderna y AstraZeneca todavía no se publican en este tipo de revistas pero sí tienen su información disponible al público y se puede revisar cuáles fueron los métodos utilizados, a cuánta gente se vacunó, qué se encontró, etc. Por esto es que distintos países las han aprobado para uso emergente. Porque al ver esta información se concluye que el beneficio esperado es mayor que el riesgo. 

En este gráfico que te estoy mostrando, se indica que dos vacunas han sido aprobadas, que son la de Pfizer y Moderna, mientras que las otras van un poco más atrás en el protocolo de validación clínica.

La pregunta insistente de ¿y cuál vacuna nos ponemos? se responde con un “cualquiera que haya pasado por un comité de aprobación y que tenga respaldo científico”… esto no depende de que una autoridad del país vaya y hable con el dueño de x o y compañía… es un tema de ciencia que se demuestra con datos.

Referencias:

Corum, J., & Zimmer, C. (2020, December 05). How Moderna’s Vaccine Works. Retrieved from https://www.nytimes.com/interactive/2020/health/moderna-covid-19-vaccine.html

Corum, J., & Zimmer, C. (2020, December 05). How the Pfizer-BioNTech Vaccine Works. Retrieved from https://www.nytimes.com/interactive/2020/health/pfizer-biontech-covid-19-vaccine.html

Fischetti, M. (2020, July 01). A Visual Guide to the SARS-CoV-2 Coronavirus. Retrieved from https://www.scientificamerican.com/article/a-visual-guide-to-the-sars-cov-2-coronavirus/

Lan, J., Ge, J., Yu, J., Shan, S., Zhou, H., Fan, S., . . . Wang, X. (2020, March 30). Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor. Retrieved from https://www.nature.com/articles/s41586-020-2180-5

Logunov, D. Y., Dolzhikova, I. V., Zubkova, O. V., Tukhvatulin, A. I., Shcheblyakov, D. V., Dzharullaeva, A. S., . . . Gintsburg, A. L. (2020). Safety and immunogenicity of an rAd26 and rAd5 vector-based heterologous prime-boost COVID-19 vaccine in two formulations: Two open, non-randomised phase 1/2 studies from Russia. The Lancet, 396(10255), 887-897. doi:10.1016/s0140-6736(20)31866-3

Michael A. Johansson, P. (2021, January 07). SARS-CoV-2 Transmission From People Without COVID-19 Symptoms. Retrieved from https://jamanetwork.com/journals/jamanetworkopen/fullarticle/2774707

Mullard, A. (2020, November 30). How COVID vaccines are being divvied up around the world. Retrieved from https://www.nature.com/articles/d41586-020-03370-6

Mulligan, M. J., Lyke, K. E., Kitchin, N., Absalon, J., Gurtman, A., Lockhart, S., . . . Jansen, K. U. (2020, January 01). Phase 1/2 Study to Describe the Safety and Immunogenicity of a COVID-19 RNA Vaccine Candidate (BNT162b1) in Adults 18 to 55 Years of Age: Interim Report. Retrieved from https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.06.30.20142570v1.full

Redacción. (2020, March 19). Así infecta el coronavirus las células humanas paso a paso. Retrieved from https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/asi-infecta-coronavirus-celulas-humanas-paso-a-paso_15329

FDA Briefing Document. (2020, December). Vaccines and Related Biological Products Advisory Committee Meeting. https://www.fda.gov/media/144245/download

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