Las ideas llegan en los momentos menos indicados, pueden aparecer mientras leemos un libro, nos bañamos o escuchamos una canción. La idea de lograr una vacuna contra el SARS-CoV-2 en México, virus que provoca la enfermedad del covid-19, surgió en un seminario que no tenía ninguna relación con las vacunas.
Laura Palomares, investigadora del Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), cuenta que para iniciar el proceso de una vacuna contra el coronavirus ya contaban con una plataforma que facilita el desarrollo de vacunas. Los primeros experimentos los comenzaron con zika y dengue, dos virus relevantes en la salud pública del país. El reto sería intentarlo con SARS-CoV-2.
Dos alumnos jugaron un papel importante para el desarrollo de esta plataforma: Esmeralda Cuevas y Arturo Liñán, estudiantes del Instituto de Biotecnología. La alumna de doctorado contribuyó con el descubrimiento de la secuencia del zika y dengue, mientras que el estudiante de maestría comenzó a trabajar con el proyecto.
"Entonces dije, utilicemos esta proteína como transportadora de esto que descubrió Esmeralda y que ese sea el proyecto de Arturo, fue como inició, digamos, el utilizar esta plataforma. Esto que tuvimos fue como poner una semilla. La realidad es que tú le dices a los alumnos esta es la semilla y el alumno lo convierte en un árbol frondoso porque ellos lo cuidan. A uno se le ocurre una idea y la elabora y la convierten en una realidad", cuenta Laura Palomares, doctora en Ciencias de la UNAM.
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Así se trabaja en el laboratorio que diseña la vacuna contra covid-19
Un día en el laboratorio se inicia planeando y ejecutando los experimentos que se dieron para el desarrollo de la vacuna. Vía teleconferencia se reúnen, platican los avances y se programa qué es lo que se hará a continuación.
En el grupo de trabajo se han asignado líderes para que se atiendan las diferentes cuestiones y proyectos. Cada semana se presentan los avances y entre todos se revisan, se discuten, se ve en qué se puede mejorar, analizan cuáles son las siguientes acciones a seguir para que los proyectos cumplan con sus objetivos.
¿Quiénes conforman el grupo?
El grupo está conformado por dos líderes. La doctora Laura Palomares y el doctor Tonatiuh Ramírez, director del Instituto de Biotecnología.También está formado por investigadores asociados, técnicos académicos, investigadores postdoctorales. Además de un grupo de técnicos especializados.
En el grupo también se incluye a estudiantes de doctorado y de maestría.
En estos proyectos se encuentra una vacuna contra el virus SARS-CoV-2, la cual podría desarrollarse en menos tiempo gracias a una plataforma que se diseñó en el Instituto de Biotecnología.
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¿Cómo se desarrolló esta plataforma de vacuna?
Lo primero que se tiene que hacer para desarrollar una vacuna es conocer el patógeno, en este caso al virus SARS-CoV-2. A partir de ahí se tiene que reconocer qué es lo que permite que el virus se pueda unir a la célula y buscar generar anticuerpos para evitar que ello ocurra. En el caso del coronavirus se trata de la proteína S.
¿Cómo entra el SARS-CoV-2 en el organismo?
El virus utiliza su proteína de pico de superficie para unirse a los receptores ACE2 en la superficie de las células humanas. Una vez dentro, estas células traducen el ARN del virus para producir más virus.
"Lo que hicimos fue analizar cuidadosamente la secuencia de la proteína S, alinearla con otras secuencias de la proteína S de otros coronavirus. Esto es importante para encontrar regiones altamente conservadas y que sea poco probable que pueda haber mutaciones que pueda hacer que tu vacuna deje de funcionar", explica la doctora.
El siguiente paso es identificar aquellas regiones que resultan en la producción de anticuerpos, es decir que reconocen a la proteína, pero que no evita la infección del virus. Luego de que se determinan estas regiones son las que se ponen en una proteína quimérica, es decir, una proteína que tiene dos partes.
Cuando las vacunas se producen de forma recombinante, las proteínas de los virus son como legos, se pueden ensamblar en muchas cosas, como por ejemplo en esferas, las cuales el equipo de Laura Palomares utiliza para el desarrollo de esta vacuna.
La estructura de un virus
De acuerdo con el Departamento de Microbiología y Parasitología de la UNAM, un virus se compone de proteínas estructurales, que forman una partícula viral y proteínas no estructurales como las enzimas, además de un genoma viral.También cuentan con una cubierta que se denomina cápside, la cual es útil en la penetración de las células. Algunos tienen una cubierta externa que se le denomina envoltura.
Entre las características del SARS-CoV-2 se encuentra que es un virus envuelto, es decir, que tiene una membrana de lípidos o de grasa; sin embargo, el virus que se elabora de forma recombinante no tiene esta membrana que cubre al virus, por lo que ahora se tiene a un virus desnudo. Esto ayudará al sistema inmunológico a generar anticuerpos sin que afecten tanto al organismo.
"Tienen la ventaja de que al tener una esfera del tamaño de un virus, es decir de tamaño nanométrico y decorarla con todas estas regiones tenemos una estructura que es muy inmunogénica porque nuestro sistema inmune lo reconoce como un virus, y entonces dice '¡ah, es peligrosa!' y esto induce una respuesta inmune".
Antes de que se trabajara en el SARS-CoV-2, el proyecto iba destinado a los virus zika y dengue, por lo que se hizo una proteína quimérica, ensamblar las esferas y caracterizarlas, proceso el cual se hizo en colaboración con Estados Unidos en un criomicroscopio que no existe en México.
Lo que se realizó fueron los primeros pasos: tener el proceso de producción, de purificación, lo ensayaron en modelos animales como el ratón y vieron que estas esferas inducen una respuesta inmune que reconoce tanto a los virus de zika como al de dengue.
"En el pasado yo usé la analogía, que ya es obsoleta de un reproductor de CDs en donde digamos que la esfera y todo el proceso para producirla porque no es nada más una cosa que voy a utilizar para inmunizar personas, sino atrás de eso está todo el proceso de producción, caracterización, etcétera, entonces todo eso es lo que sería como el reproductor de CDs y tú puedes poner el CD que tú quieras y puede tocar la canción que tú quieras", cuenta Laura Palomares.
La virotecnóloga, como ella se describe, comenta que esta plataforma se diseñó para zika y dengue y cuando empezó la pandemia pensaron que esas estructuras podrían servirles para rápidamente tener una vacuna o un candidato a vacuna.
"Ahorita para el SARS-CoV-2 tenemos cuatro candidatos que tenemos listos y en fase de evaluación en animales. Entonces yo sé que a cualquiera que nos lea, pues dirá ya pasaron mil años, tres meses o cinco meses y queremos ver, pero estos tiempos que pueden parecerle a cualquiera muy largos, realmente son muy cortos para el desarrollo de este tipo de cosas", indica la doctora.
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El inicio de las pruebas con animales
El desarrollo de una vacuna es como el de un camino con varios obstáculos, avanzas unos pasos y revisas que todo esté bien, si el camino te llevó a donde tú querías y todo está bien, entonces puedes seguir avanzando, sino está todo bien, tienes que regresar.
"Digamos que pasamos nuestro primer escalón que es obtener nuestras estructuras que presentan nuestros antígenos que son los péptidos que pusimos en nuestras esferas. Esos péptidos son reconocidos por anticuerpos específicos del SARS-CoV-2 y entonces podemos pasar al siguiente escalón: la prueba en nuestro primer modelo que es el ratón", cuenta la investigadora Laura Palomares.
En las pruebas con animales se busca inmunizar al ratón y que éste produzca anticuerpos que neutralicen in vitro, es decir, en un ambiente controlado, el SARS-CoV-2. Algo que se tiene que tomar a consideración es que el ratón no tiene el receptor AC2 que es el que ayuda al SARS-CoV-2 a unirse a la célula, entonces el ratón no se podrá enfermar, pero sí presentará anticuerpos.
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La prueba del modelo con ratón fue superada, pues demostraron en el laboratorio que éste mostró una respuesta inmunológica. Lo que no fue un proceso rápido, pues el roedor se inmuniza y se tiene que esperar un tiempo. La siguiente fase será realizar las pruebas en otros animales y para esto eligieron el modelo de hámster.
"Estas pruebas de hámster ya se tienen que hacer en un laboratorio de nivel de bioseguridad 3 porque lo que se trata son de pruebas de reto o desafío, en donde lo que nosotros hacemos es vacunamos al hámster y ya una vez que está vacunado lo exponemos al virus y el hámster, que sí se enferma, pues si nuestra vacuna funciona va a estar protegido contra la infección", explica la investigadora.
Cuenta que seguirán trabajando de manera simultánea con el ratón y el hámster para poder ir lo más rápido posible en el desarrollo de vacuna.
Luego de las pruebas con animales, el siguiente reto para el equipo del Instituto de Biotecnología de la UNAM será la prueba con humanos, en donde difícilmente habrá efectos secundarios de toxicidad o alguna cosa de este tipo porque es una vacuna basada en proteína, para lo cual ya hay mucha más experiencia.
¿En qué otros proyectos trabajan?
Laura Palomares explica que en el Instituto de Biotecnología trabajan en otros tres proyectos relacionados con el coronavirus, por lo que hay diferentes grupos de trabajo que colaboran.
Descubrimiento de anticuerpos monoclonales
Este proyecto consiste en tener células de voluntarios recuperados que sufrieron covid-19 y se utilizan técnicas moleculares para secuenciar los anticuerpos, es decir, a la secuencia de ADN que los codifica, y con eso se hacen bibliotecas y después un screening para descubrir aquellos que neutralizan al SARS-CoV-2, se producen de forma recombinante y se pueden desarrollar medicamentos.
Montaje para el diagnóstico serológico
Otro de los proyectos es el montaje en el laboratorio de un método que se desarrolló en el hospital de Monte Sinaí, en Estados Unidos, el cual ya lo tienen montado y está en el proceso de validación y es para tener un diagnóstico serológico.
"Este proyecto está subdividido porque también nosotros mismos estamos produciendo los antígenos, básicamente los activos que se requieren para hacer la detección en el laboratorio y eso nos está consumiendo mucho tiempo y esfuerzo, entonces estos antígenos ya los estamos produciendo en cantidades suficientes para poder hacer el análisis de serológico, de presión serológico en general".
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Las pruebas rápidas de la UNAM
El cuarto proyecto en el que trabajan es en colaboración con la Facultad de Ciencias de la UNAM, quienes han desarrollado un chip molecular y en el que el Instituto de Biotecnología colaboró desde un inicio.
Lo que hizo la Facultad de Ciencias fue utilizar una tecnológica basada en nanotecnología. Son capaces de detectar el genoma del SARS-CoV-2 y hacer el diagnóstico en cuanto la presencia de partículas virales. Es el diagnóstico llamado molecular y es para saber si alguien en ese momento tiene carga viral.
La investigadora explica que la parte que realizan en el laboratorio es saber si alguien tiene anticuerpos, es decir, si ya tuvo contacto con el virus y si se está protegido por llamarle de alguna forma, ya que hasta el momento no se ha demostrado si hay una protección duradera.
bgpa