El laboratorio de bioquímica de la Universidad de Stanford está desarrollando una vacuna COVID-19 basada en la tecnología de nanopartículas que requerirá sólo una dosis y podrá ser almacenada a temperatura ambiente.
Los científicos de la universidad dijeron que el desarrollo se basaba en su experiencia en el estudio de vacunas contra el VIH, el Ébola y la influenza pandémica, que se estaban desarrollando antes de que el brote de coronavirus se extendiera por todo el mundo.
Aunque el SARS-CoV-2 ha estado fuera del alcance del laboratorio desde que se anunció la pandemia, los investigadores de Stanford están desarrollando una prometedora vacuna candidata contra el virus que ya ha logrado un éxito significativo.
“Nuestro objetivo es hacer una vacuna inyectable que no requiera una cadena de frío para su almacenamiento o transporte. Si lo hacemos bien, también debería ser barata”, dijo Peter S. Kim, profesor de bioquímica en Virginia Tech y D.C. Ludwig. “La población objetivo de nuestra vacuna son los países de ingresos bajos y medios”.
Esta nueva vacuna se detalla en un artículo del 5 de enero publicado en ACS Central Science explicando la tecnología de las nanopartículas. Estas nanopartículas se rocían con las mismas proteínas que componen los picos de la superficie de los virus individuales; los picos facilitan la infección al fusionarse con la célula anfitriona y crear una transición al genoma viral para entrar y hacerse cargo de la maquinaria de la célula para crear más virus.
El objetivo de esta vacuna es utilizar estos picos como antígenos, haciendo que su presencia en el cuerpo desencadene una respuesta inmunológica para combatir la infección.
La ventaja de las vacunas basadas en nanopartículas es equilibrar la eficacia de las vacunas virales con la seguridad y la facilidad de las vacunas basadas en subunidades. Aunque las vacunas que utilizan el virus para suministrar el antígeno pueden ser más eficaces que las vacunas que contienen sólo porciones aisladas del virus, tardan más tiempo en producirse, requieren refrigeración y a menudo causan efectos secundarios.
Las vacunas aprobadas por la FDA hasta la fecha, como Pfizer y Moderna, que utilizan la tecnología de ácido nucleico de ARNm, son más rápidas de producir que las vacunas con nanopartículas, pero su producción es mucho más costosa y requieren más de una dosis para ser eficaces.
En contraste, las pruebas de vacunas en ratones en Stanford mostraron inmunidad al COVID-19 después de sólo una dosis.
Los investigadores dicen que su vacuna puede ser almacenada a temperatura ambiente, y están determinando si puede ser almacenada y distribuida como un polvo liofilizado. Esto haría mucho más fácil el transporte y la administración de la vacuna en todo el mundo, especialmente en los países más pobres, donde la necesidad de refrigerar las vacunas más avanzadas -8 a -70 grados centígrados- es una barrera.
“Es realmente temprano en el proceso, y hay mucho trabajo por delante”, dijo Abigail Powell, una ex estudiante graduada del laboratorio Kim y autora principal del documento. “Pero creemos que es un punto de partida sólido para lo que podría ser un régimen de vacunación de una vez al día que no dependa del uso del virus para generar anticuerpos protectores después de la vacunación”.
Los investigadores continúan refinando y afinando sus candidatos a la vacuna con el objetivo de acercarlos a los ensayos clínicos iniciales en humanos.
Cómo funcionan las nanopartículas
Durante el desarrollo de la vacuna, el equipo de Kim decidió que usaría sólo un pico de la proteína SARS-CoV-2 – uno lo suficientemente grande – quitando una sección cerca del fondo.
Esta espiga acortada se combinó con nanopartículas de ferritina, una proteína que contiene hierro, previamente probada en humanos. Esta tecnología estaba siendo desarrollada antes de la pandemia de la vacuna del Ébola.
Luego usaron microscopía crioelectrónica para tomar imágenes tridimensionales de las nanopartículas de ferritina con picos para confirmar su estructura adecuada.
Luego comenzaron a probar en ratones cuatro variantes potencialmente útiles: un pico completo de nanopartículas, un pico completo o parcial sin nanopartículas y una vacuna que contiene sólo una porción del pico que se une a las células durante la infección.
La efectividad potencial de cada vacuna fue determinada al monitorear los niveles de anticuerpos neutralizantes que se producían en el cuerpo para combatir el SARS-CoV-2.
Lo que encontraron fue que 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 ratones que habían recibido la vacuna de nanopartículas de pico acortado tenían los niveles más altos de anticuerpos neutralizantes.
“Lo que sucedió el año pasado es realmente fantástico, en términos de ciencia que se destaca y es capaz de producir múltiples vacunas diferentes que parecen estar demostrando eficacia contra este virus”, dijo Kim, quien es el autor principal del artículo. “Normalmente se necesita una década para hacer una vacuna, si es que tiene éxito. Esto no tiene precedentes “.
Vacuna para el futuro
La vacuna de Stanford está pensada para las poblaciones que pueden tener mayores dificultades de obtener y distribuir las otras vacunas contra el SARS-CoV-2 que están en desarrollo, pero, cómo los avances en las otras vacunas candidatas se van produciendo con rapidez, es probable que esta nueva vacuna no llegue a ser aplicada para combatir la actual pandemia.
En este caso, el equipo del doctor Kim afirma que su vacuna puede ser modificada para tratar otros coronavirus más universales como el SARS-CoV-1, MERS, SARS-CoV-2 y otros que aún no se conocen, permitiendo así estar preparados para una nueva amenaza viral que suceda en el futuro.
“Esta vacuna contra el coronavirus es parte del trabajo que ya estamos haciendo, desarrollando vacunas que históricamente son difíciles o imposibles de desarrollar, como una vacuna contra el VIH, y me alegra que estemos en una situación en la que potencialmente podríamos aportar algo. si el mundo lo necesita”, afirmó Kim.