Una vacuna contra COVID-19 se inspirará en un mecanismo de las bacterias para "despistar" al sistema inmune

Científicos del Instituto Butantan, con sede en la ciudad de São Paulo, en Brasil, combinarán técnicas innovadoras de biotecnología para elaborar una nueva vacuna contra el COVID-19. El objetivo es inducir en el organismo distintos tipos de respuesta inmune contra el nuevo coronavirus (SARS-CoV-2) de manera más efectiva.

Esta nueva estrategia se inspira en un mecanismo que emplean ciertas bacterias para “despistar” a nuestro sistema inmunológico, que consiste en liberar pequeñas esferas elaboradas con el material de sus membranas como cebos, para desviar la acción de defensa del organismo. Esas vesículas, a las que los investigadores denominan membranas, poseen la propiedad de activar intensamente el sistema inmunológico, por eso atraen a las células y a las moléculas de defensa del organismo.

Los científicos aprovecharán este artificio de las vesículas de membrana y les acoplarán proteínas de superficie del nuevo coronavirus. Las vesículas, generadas en laboratorio, atraerían a la defensa inmunológica contra las proteínas de superficie del SARS-CoV-2, induciendo una memoria que se activará en caso de una eventual infección. Esta fórmula estimularía no solo la producción de anticuerpos sino también la de otras células ligadas al sistema inmunológico, tales como los macrófagos y los glóbulos blancos.

“Para materializar este abordaje, juntamos dos estrategias distintas que ya veníamos aplicando en el desarrollo de vacunas contra otras enfermedades. Esta nueva técnica permite que las fórmulas contengan una gran cantidad de uno o más antígenos del virus en una plataforma fuertemente adyuvante, lo que induce una respuesta inmune más acentuada”, dice Luciana Cezar Cerqueira Leite, investigadora del Laboratorio de Desarrollo de Vacunas del Instituto Butantan.

Una persona recibiendo una vacuna. (Foto: Flickr user blakespot, Flickr)

Este estudio, que cuenta con el apoyo de Fapesp – Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo, integra una plataforma de investigación que abarca el desarrollo de vacunas para la tos ferina, la neumonía, la tuberculosis y la esquistosomiasis, con base en técnicas desarrolladas para la BCG recombinante (aplicada para prevenir las formas graves de tuberculosis infantil). Recientemente, se creó una nueva línea en el proyecto orientada al desarrollo de una vacuna para el COVID-19.

“En todo el mundo, y acá en Brasil también, se están testeando distintas técnicas. Muchas de ellas tienen como base lo que ya estaba desarrollándose para otros virus como el que causó el brote de SARS en 2001. Esperamos que funcionen, pero el hecho es que nadie sabe si protegerán efectivamente. En este momento de la pandemia, no está demás intentarlo mediante distintas estrategias. Nuestro abordaje tardará más para salir. Así y todo, si los que están testeándose no funcionan, ya contamos con planes B, C o D”, dice la investigadora.

Muchas vacunas constituyen soluciones que contemplan la presencia del patógeno muerto o atenuado. Son las llamadas vacunas celulares, con las cuales, al inyectárselas a las personas, se apunta a desarrollar la respuesta inmune contra el microorganismo, generando anticuerpos específicos y otras células de defensa de manera segura, sin que se sufran las consecuencias de la enfermedad. De esta forma, los individuos quedan inmunizados, con una “memoria de combate” del propio sistema inmunológico contra un determinado patógeno.

“Las vacunas celulares son formas sencillas y a menudo eficaces de obtener un inmunizante; pero estos abordajes no siempre funcionan, fundamentalmente cuando se trata de patógenos con una gran variabilidad antigénica u organismos más complejos, con mecanismos más sofisticados de evasión del sistema inmunológico”, dice la investigadora.

El grupo del Butantan plantea la combinación de dos estrategias para el desarrollo de una vacuna acelular. Por una parte, se cuenta con las proteínas recombinantes de antígenos de superficie del nuevo coronavirus, cuyo papel consiste en disparar la producción de anticuerpos específicos contra el SARS-CoV-2. Por otra, se utilizan vesículas de membrana externa u OMVs (del inglés outer membrane vesicles) como matrices de soporte de los antígenos, para que la partícula mimetice al virus.

“Las vesículas de membrana externa pueden modular la respuesta inmunológica, en general aumentando y mejorando la protección. Muchas vacunas tienen como principal adyuvante al hidróxido de aluminio. En nuestro caso, utilizaremos las OMVs para efectuar una presentación del antígeno con un fuerte poder adyuvante embutido, que asegura una mejor respuesta”, dice.

Para ello, en la vacuna en desarrollo en el Butantan se empleará una plataforma innovadora de presentación de antígenos denominada Multiple antigen presenting system (MAPS), desarrollada por un colaborador de la Universidad Harvard (de Estados Unidos) y empleada en una fórmula experimental contra el neumococo.

Básicamente, el complejo molecular está ensamblado mediante un sistema de acoplamiento análogo al que se emplea para la detección en la reacción de ELISA (ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas), muy utilizada en diagnósticos. Este tipo de test de laboratorio se aplica para detectar anticuerpos contra determinados patógenos y diagnosticar así enfermedades. En el proceso desarrollado en Harvard, uno o varios antígenos se unen a los polisacáridos de las cápsulas de las bacterias, como si fuesen piezas de encastre.

“Es una plataforma que permite la unión no covalente de proteínas de manera sumamente eficiente, lo que hace posible saturar la superficie de las OMVs con las proteínas del virus, volviéndolas así bastante inmunogénicas”, declaró Cerqueira Leite.

La idea de utilizar las OMVs partió de la observación de una estrategia que determinadas bacterias gramnegativas adoptan para escapar del sistema de defensa del huésped. “Cuando infectan organismos, las bacterias producen esas vesículas a partir de su propia membrana externa. Su intención es obstaculizar la respuesta del sistema inmunológico. Los anticuerpos y otras células relacionadas con el sistema inmunológico persisten en el intento de destruir las vesículas en lugar de atacar a las bacterias, que quedan así libres para multiplicarse en el organismo”, dice.

En la nueva fórmula, la presencia de esas vesículas extracelulares tiene la función de estimular la respuesta inmune. “Son sumamente inmunogénicas. Estudios recientes muestran que poseen una gran capacidad de activar células dendríticas y macrófagos”, culmina la investigadora. (Fuente: AGENCIA FAPESP/DICYT)

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Las bacterias podrían ser el origen de un compuesto clave en la evolución celular de los organismos complejos

Un equipo del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD) (España) -centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Junta de Andalucía y la Universidad Pablo de Olavide (UPO)- ha estudiado el origen y evolución de la ruta biosintética del esterol, un compuesto precursor del colesterol en los mamíferos y del fitoesterol en las plantas, que fue clave para la aparición de la vida eucariótica o de los organismos complejos. Según dos trabajos publicados en las revistas Molecular Biology and Evolution y Nature Communications, las bacterias tuvieron un papel fundamental en este proceso.

La investigación partió de la observación de que la mayoría de las bacterias, que son microorganismos conformados por células procariotas (sin núcleo y con el ADN libre en su citoplasma), sintetizan hopanoides, que son moléculas similares a los esteroles sintetizados por los organismos eucariotas (conformados por células más complejas y que cuentan con un núcleo que contiene la información genética).

“La capacidad de algunas bacterias de producir esterol nos da pistas para entender también el origen y evolución de estas moléculas y de nuestras propias células. La síntesis del esterol es un proceso casi omnipresente en todos los eucariotas, incluyendo animales, plantas, hongos y microorganismos como los protozoos. Por lo tanto, el esterol ha tenido un papel fundamental en el origen de los eucariotas, que supone uno de los grandes paradigmas en la biología evolutiva”, asegura Damien Devos, investigador del CSIC en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo y director del equipo.

Utilizando tanto técnicas computacionales como experimentales, los científicos se han centrado en los planctomicetos (Planctomycetes) un filo en el que la mayoría de las bacterias produce hopanoides. “Una de ellas, Gemmata obscuriglobus, es precisamente la única de este grupo que produce esterol en lugar de hopanoides. Además, presenta un complejo sistema de endomembranas, así como otras características parecidas a las eucarióticas. Estas observaciones nos llevaron a investigar la historia evolutiva de los genes involucrados en la síntesis de dichas moléculas”, precisa Devos.

La capacidad de algunas bacterias de producir esterol da pistas sobre la evolución de nuestras propias células. (Foto: Pixabay)

Uno de los principales hallazgos del trabajo experimental, junto con científicos de la Universidad de Wyoming (Estados Unidos), fue comprobar que, en aquellas bacterias que producen esterol, la síntesis de esta molécula es un proceso esencial para su propio crecimiento. “Mediante microscopía electrónica, demostramos que la interrupción de la síntesis de esterol en G. obscuriglobus afecta drásticamente a su sistema de endomembranas. Se trata del primer estudio que demuestra de forma consistente, genética y químicamente, la esencialidad de los genes de esterol en bacterias”, puntualiza el investigador del CSIC.

Según Ana M. Rojas, investigadora del CSIC del mismo centro y otra de las participantes en la investigación sobre la historia evolutiva, los científicos han estudiado la evolución de las dos rutas para la síntesis del escualeno, paso previo a la producción de esterol, así como la de las enzimas de producción de esterol. “En una de las rutas biosintéticas colaboran tres enzimas, mientras que en la otra solo es necesaria una. Lo que sugieren nuestros estudios es que los antepasados comunes a estas enzimas se originaron en el dominio Bacteria y fueron transferidas al ancestro común de todos los organismos eucariotas”, destaca Rojas.

Los análisis funcionales de G. obsuriglobus en combinación con los análisis filogenéticos y la organización de genes en el genoma cuestionan que el esterol sea un marcador exclusivamente eucariótico, lo que exige cierta cautela a la hora de interpretar la presencia de estas moléculas en los registros fósiles. (Fuente: CSIC/DICYT)

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