Cada año la vacuna contra la gripe tiene que ser rediseñada para tener en cuenta las mutaciones que acumula el virus, y aun así la vacuna a menudo no protege completamente a todos. Ahora investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y el Instituto Ragon del MIT, el Massachusetts General Hospital (MGH) y Harvard están trabajando en estrategias para diseñar una vacuna universal contra la gripe que podría funcionar contra cualquier cepa de gripe.
En el nuevo estudio, que publican en la revista 'Cell Systems', describen una vacuna que desencadena una respuesta inmunitaria contra un segmento de proteína de la gripe que rara vez muta pero que normalmente no es el objetivo del sistema inmunológico.
"Estamos entusiasmados con este trabajo porque es un pequeño paso hacia el desarrollo de una vacuna contra la gripe que sólo se aplica una vez, o varias veces"
La vacuna consta de nanopartículas recubiertas con proteínas de la gripe que entrenan al sistema inmunológico para crear los anticuerpos deseados. En estudios de ratones con sistemas inmunitarios humanizados, los investigadores demostraron que su vacuna puede provocar una respuesta de anticuerpos dirigida a ese segmento de proteína difícil de alcanzar, lo que aumenta la posibilidad de que la vacuna sea eficaz contra cualquier cepa de gripe.
"La razón por la que estamos entusiasmados con este trabajo es que es un pequeño paso hacia el desarrollo de una vacuna contra la gripe que sólo se aplica una vez, o varias veces, y es probable que la respuesta de anticuerpos resultante proteja también contra las cepas de la gripe estacional y las cepas pandémicas", resalta Arup K. Chakraborty, profesor de Ingeniería Química y profesor de física y química en el MIT, y miembro del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médica del MIT y del Instituto Ragon del MGH, el MIT y Harvard.
Chakraborty y Daniel Lingwood, profesor asistente en la Escuela de Medicina de Harvard y líder de grupo en el Instituto Ragon, son los autores principales del estudio, que aparece en . El científico investigador del MIT, Assaf Amitai, es el autor principal del artículo.
LA MAYORÍA, CONTRA VIRUS INACTIVADOS
La mayoría de las vacunas contra la gripe consisten en virus inactivados. Estos virus están recubiertos con una proteína llamada hemaglutinina (HA), que les ayuda a unirse a las células huésped. Después de la vacunación, el sistema inmunológico genera escuadrones de anticuerpos que se dirigen a la proteína HA. Estos anticuerpos casi siempre se unen a la cabeza de la proteína HA, que es la parte de la proteína que muta más rápidamente. Por otro lado, partes del tallo HA mutan muy raramente.
Este tipo de vacuna podría poner fin a la carrera armamentista entre los diseñadores de vacunas y los virus de la gripe que muta rápidamente
"Aún no entendemos el panorama completo, pero por muchas razones, el sistema inmunológico intrínsecamente no es bueno para ver las partes conservadas de estas proteínas, que si se atacan de manera efectiva provocarían una respuesta de anticuerpos que neutralizaría múltiples tipos de gripe", admite Lingwood.
Los investigadores se propusieron estudiar por qué el sistema inmunológico termina apuntando a la cabeza de HA en lugar del tallo, y a encontrar formas de reenfocar la atención del sistema inmunológico en el tallo. Tal vacuna podría provocar anticuerpos conocidos como "anticuerpos ampliamente neutralizantes", que responderían a cualquier cepa de la gripe. En principio, este tipo de vacuna podría poner fin a la carrera armamentista entre los diseñadores de vacunas y los virus de la gripe que muta rápidamente.
Un factor que ya se sabía que contribuía a la preferencia de anticuerpos por la cabeza HA es que las proteínas HA están densamente agrupadas en la superficie del virus, por lo que es difícil que los anticuerpos accedan a la región del tallo. La región de la cabeza es mucho más accesible.
SIMULACIÓN POR COMPUTADORA
Los investigadores desarrollaron un modelocomputacional que les ayudó a explorar más a fondo la "inmunodominancia" de la región de la cabeza de la proteína. "Presumimos que la geometría de la superficie del virus podría ser clave para su capacidad de sobrevivir al proteger sus partes vulnerables de los anticuerpos", dice Amitai.
"A medida que pasa el tiempo, después de la infección, los anticuerpos mejoran cada vez más para atacar este antígeno en particular", dice Chakraborty
Los investigadores exploraron los efectos de la geometría sobre la inmunodominancia utilizando una técnica llamada simulación de dinámica molecular. Además, modelaron un proceso llamado maduración por afinidad de anticuerpos. Este proceso, que ocurre después de que las células B se encuentran con un virus (o una vacuna), determina qué anticuerpos predominarán durante la respuesta inmune.
Cada célula B tiene en su superficie proteínas llamadas receptores de células B, que se unen a diferentes proteínas extrañas. Una vez que un receptor de células B en particular se une fuertemente a la proteína HA, esa célula B se activa y comienza a multiplicarse rápidamente.
Este proceso introduce nuevas mutaciones en los receptores de las células B, algunas de las cuales se unen con más fuerza. Estos mejores aglutinantes tienden a sobrevivir, mientras que los aglutinantes más débiles mueren. Al final de este proceso, que dura una o dos semanas, hay una población de células B que es muy buena para unirse fuertemente a la proteína HA. Estas células B secretan anticuerpos que se unen a la proteína HA.
"A medida que pasa el tiempo, después de la infección, los anticuerpos mejoran cada vez más para atacar este antígeno en particular", dice Chakraborty.
Las simulaciones por computadora de los investigadores de este proceso revelaron que cuando se administra una vacuna típica contra la gripe, los receptores de células B que se unen fuertemente al tallo de HA están en desventaja competitiva durante el proceso de maduración, porque no pueden alcanzar sus objetivos tan fácilmente como B receptores celulares que se unen fuertemente a la cabeza de HA.
VACUNA DE NANOPARTÍCULAS
Los investigadores también utilizaron su modelo informático para simular este proceso de maduración con una vacuna de nanopartículas desarrollada en los Institutos Nacionales de Salud, que ahora se encuentra en un ensayo clínico de fase 1. Esta partícula transporta proteínas del tallo de HA espaciadas a menor densidad.
El modelo mostró que esta disposición hace que las proteínas sean más accesibles para los anticuerpos, que tienen forma de Y, lo que permite que los anticuerpos se agarren a las proteínas con ambos brazos. Las simulaciones revelaron que esos anticuerpos dirigidos al tallo predominaban al final del proceso de maduración.
Los investigadores también utilizaron su modelo computacional para predecir el resultado de varias posibles estrategias de vacunación
Los investigadores también utilizaron su modelo computacional para predecir el resultado de varias posibles estrategias de vacunación. Una estrategia que parece prometedora es inmunizar con un HA derivado de un virus que es similar, pero no igual, a las cepas a las que el receptor ha estado expuesto previamente.
Utilizando ratones con células inmunes humanas, los investigadores probaron esta estrategia, primero inmunizándolos contra la cepa H1N1 2009, seguido de una vacuna de nanopartículas que lleva la proteína madre HA de una cepa H1N1 diferente. Descubrieron que este enfoque fue mucho más exitoso en la obtención de anticuerpos ampliamente neutralizantes que cualquiera de las otras estrategias que probaron.
"Descubrimos que este evento en particular en nuestra historia inmunológica en realidad se puede aprovechar con esta nanopartícula en particular para reenfocar la atención del sistema inmunológico en uno de estos llamados objetivos de vacuna universales", dice Lingwood.
"Cuando hay un evento de reenfoque, eso significa que podemos cambiar la respuesta de anticuerpos contra ese objetivo, que en otras condiciones simplemente no se ve --añade--. Hemos demostrado en estudios previos que cuando puedes provocar este tipo de respuesta, protege contra cepas de gripe que imitan las amenazas de una pandemia".