Editorial Agrícola
Innovación

Virus: una mirada desde la biotecnología

13/04/2020

Mª Cruz Rey de las Moras, doctora en Biología Molecular y Biotecnología; máster en Química Experimental y Laboratorios; ingeniero agrónoma y técnica en Diseño Industrial. Directora del Máster en Biotecnología, Investigación y Seguridad alimentaria de la Universidad Europea Miguel de Cervantes. Directora del Grupo de Investigación PROFOOD.

Hablar sobre plantas y animales tiende a relacionarse, en muchas ocasiones, con la alimentación y buenos hábitos nutricionales pero, al mismo tiempo, supone hablar de salud y biotecnología, más aún si cabe y en relación a esta última, si atendemos a la actual situación mundial, donde nuestra sociedad se enfrenta confinada a una de las grandes epidemias de los últimos tiempos.


Es en este contexto donde la comunidad científica se encuentra inmersa en la búsqueda de una vacuna eficaz y segura contra el coronavirus SARS-CoV-2, origen de la enfermedad COVID-19, para tenerla lista en tiempo récord mediante distintos procedimientos, en los que se utilizan animales y vegetales, mirando para ello a la propia naturaleza.

Según la teoría del Dr. David Robertson (jefe de Genómica Viral y Bioinformática de la Universidad de Glasgow) a través de su estudio, aún sin revisar y del que se hizo eco el periódico La Razón, el microorganismo que nos tiene en jaque podría haber estado al menos 40 años en la naturaleza sin saltar a nuestra especie, concretamente en los murciélagos de herradura de la especie Rhinolophus spp. y que el ancestro más directo del actual SARS- CoV-2 se originó hace entre 40 y 70 años como una mutación de otro virus de murciélago, el RaTG13, que a diferencia del SARS-CoV-2, no tenía capacidad de atacar células humanas. Este equipo ha estudiado regiones recombinantes del genoma de 68 sarbecovirus, un subgénero de los virus entre los que se encuentra el actual SARS-CoV-2, que suelen mostrar una gran recombinación genética en la evolución.

La lucha contra el COVID-19 requiere de una solución lo más rápida posible y ello ha supuesto una vertiginosa carrera científica hacia la búsqueda de una vacuna eficaz, pero ese ímpetu investigador no puede dejar de obviar que en el desarrollo de la misma se trabaja con sistemas biológicos que requieren su tiempo, es decir, no se puede acelerar que unas células se infecten o que un animal dé una respuesta inmune. Se pueden relajar los tiempos administrativos establecidos por las distintas agencias reguladoras, pero no los tiempos biológicos. El propósito de la investigación mundial en el ámbito del desarrollo de vacunas es establecer estrategias eficaces de protección frente a algunos virus o bacterias, en este sentido, la obtención de la vacuna que combata al virus al que nos enfrentamos hoy en día no puede ser menos.

Existen numerosas clasificaciones de las vacunas, según se atienda a diferentes aspectos de su composición (víricas, bacterianas), síntesis (purificación de antígenos, recombinantes, por vacunología inversa) o naturaleza (atenuadas, inactivadas), pero los tipos de componentes incluidos en una vacuna siempre son el antígeno inmunizante, el líquido de suspensión (solución salina, agua destilada o en ocasiones productos derivados de los cultivos para la obtención de las vacunas), preservantes, estabilizantes y antibióticos (sustancias utilizadas para estabilizar los componentes de la vacuna o para impedir la contaminación por otros microorganismos o la degradación de la vacuna) y los adyuvantes (compuestos incorporados a las vacunas inactivadas para aumentar la inmunogenicidad de los antígenos contenidos en las mismas o prolongar su efecto estimulador , haciendo posible la disminución de la cantidad de antígeno y el número de inyecciones de la serie vacunal.

Para poder desarrollar algunas de estas estrategias buscamos conocer cuáles son los mecanismos por los que el virus causa la enfermedad. Para ello, identificamos cuales son los genes de virulencia del virus -que son aquellos elementos del genoma del virus que le hacen ser particularmente virulento, porque interfiere con la respuesta inmune del hospedador e induce esta reacción tan exagerada y tan importante para que el virus cause daño-, en el caso de SARS-CoV-2, inflamación en el pulmón.

Podemos diferenciar tres etapas en la búsqueda de la vacuna: una, la etapa de laboratorio, otra la etapa de animales y de experimentación y otra los ensayos con humanos. Entre todas las etapas no nos lleva menos de 12-18 meses y debe ser así para que se puedan cumplir los máximos estándares de calidad y seguridad. Más del 70% del tiempo de elaboración de la vacuna se invierte en controles de calidad: análisis de pureza, eficacia, control microbiológico e inocuidad. Y esto debe seguir siendo así, aunque se trabaje bajo presión para obtener una vacuna, para que sigamos creyendo en las vacunas actuales. La monitorización de la seguridad de las vacunas es uno de los requerimientos más importantes exigido por las autoridades sanitarias para otorgar la autorización de su comercialización y así debe seguir. La seguridad de las vacunas se vigila tanto en la precomercialización como en las poscomercialización, para garantizar la seguridad en condiciones reales de uso y permite detectar reacciones adversas infrecuentes, potencialmente graves y cuantificar su adecuado perfil beneficio/riesgo.

El uso de la biotecnología para estas cuestiones es ya un hecho. Un ratón normal no se infecta con el virus, es necesario modificar genéticamente a estos ratones para que expresen el receptor humano, por lo que se les denomina “ratones humanizados”. Es un ratón que, además de expresar todos sus genes, está expresando un gen humano. Esto se realiza mediante transgénesis que consiste en que, en cigotos de ratón, se microinyecta un DNA, es decir un ácido nucleico que expresa el gen que se quiere expresar. En el caso del COVID-19 se quiere que exprese la proteína AC2 humana que es el receptor del virus. El material genético que se inyecta es el gen del receptor con las secuencias reguladoras para que se exprese preferentemente en el órgano diana que nos interesa, en este caso en el pulmón. Hay que tener en cuenta que no nos basta con tener un solo ratón transgénico, necesitamos una colonia de ratones lo suficientemente grande como para poder experimentar con ellos, y eso lo logramos cruzándolos entre ellos.

Una vez validado el modelo animal para la infección por COVID-19, se debería proceder a ensayar la vacuna. Para eso, se le vacuna al ratón y se esperan unas 3 semanas para que le dé tiempo a este a desarrollar una respuesta inmune. Pasado este tiempo se le infecta con el virus y se comprueba si la vacuna ha producido una respuesta inmune protectora o no. Si esto es así se pasa bien a primates no humanos como macacos, bien a humanos, dependiendo de las agencias reguladoras.

Las estrategias seguidas por los distintos investigadores en el mundo son distintas, pero voy a señalar tres. Así, en el Centro Nacional de Biotecnología (Centro Superior de Investigación Científica, CSIC, Ministerio de Ciencia e Innovación) trabajan dos equipos. Por una parte Mariano Esteban que trabaja en el uso de un vector vaccinia en el que se ha insertado el gen que expresa la proteína S (spike) del SARS-CoV-2 y, por otra, el grupo de Luis Enjuanes e Isabel Sola, que lo hace con una variedad hiperatenuada del SARS-CoV-2.

Por otra parte, una compañía canadiense, Mendicago, ha anunciado que ha producido con éxito una partícula similar al virus (VLP) utilizando tecnología basada en plantas. Utilizan plantas, no huevos de gallina, como biorreactores para el cultivo de proteínas vacunales (que suele ser lo habitual). De esta forma inserta una secuencia genética en Agrobacterium, una bacteria del suelo que es absorbida por las plantas. La planta empieza a producir proteína que más tarde puede usarse como vacuna. Si el virus muta, como ya lo ha hecho el COVID-19, se puede actualizar la producción utilizando nuevas plantas. En la producción tradicional de vacunas se utilizan muchos huevos a los que se inyecta el virus para que este se multiplique en su interior pero las mutaciones del mismo pueden producir vacunas que no coinciden con el virus que pretenden apagar.

En la naturaleza está el origen y también, como hemos visto, probablemente la solución. Las zoonosis no son nuevas y pueden contabilizarse en al menos 142 de origen vírico según el UC Davis One Health Institute en EE. UU., pero algunas sí que son desconocidas, como podría ser este caso.

Cierto es que puede resultar inquietante llegar a pensar que pudieran existir reservas de virus patógenos en animales salvajes circulando desde hace décadas o siglos y que estos pudieran en cualquier momento saltar a nosotros, sin embargo, la continua investigación de nuestros científicos en el conocimiento y desarrollo de vacunas y antivirales, gracias a la biotecnología, ha sido y es en la actualidad uno de los instrumentos más eficaces para la lucha contra las pandemias, si bien sin perder nunca de vista el necesario control de la calidad y la seguridad alimentaria de todos los alimentos que comemos, junto con una buena salud pública que traspase fronteras, que actúe en origen y evite prácticas de riesgo que provoquen un salto entre especies.

Webs consultadas: 

Organización Mundial de la Salud: www.who.int/

WHO | World Health Organization: www.who.int/

Comité asesor de vacunas: www.vacunasaep.org

One Health Institute: www.ucdavis.edu

Instituto de infección, inmunidad e inflamación de la Universidad de Glasgow: www.gla.ac.uk

Gaceta médica: www.gacetamedica.com

Redacción Médica: www.redaccionmedica.com

Agrodigital: www.agrodigital.com

La Razón: www.larazon.es

Asociación Española de Pediatria (AEP): www.aeped.es

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