Nucleic acid vaccines are among the quickest and least costly to make while also leading to a strong immune response. This may make them very useful for fighting outbreaks of novel viruses.
This approach can work for viruses where it’s not possible to develop a safe weakened form, or where protein-based vaccines don’t work.
These traditional approaches were used to make
the first vaccines, many decades ago. Some of these vaccines are still in use
today.
El virus debilitado puede entrar en las células huésped, en donde se copia. Puesto que esta es una infección real, la respuesta inmunitaria es fuerte. Sin embargo, como la infección es leve, el sistema inmunitario puede combatirla fácilmente. Con frecuencia 1 o 2 dosis dan inmunidad para toda la vida.
Es muy bueno cuando funciona, pero no todos los virus se pueden debilitar lo suficiente para producir una vacuna segura.
Ejemplos: MMR (sarampión, paperas, rubéola), rotavirus, varicela, gripe (vacuna nasal), fiebre amarilla. La vacuna oral contra la polio, aprobada en 1961, usaba un virus debilitado. Aunque ya no se usa en los Estados Unidos, todavía se usa en otros países.
4. Las células inmunitarias atacan las células infectadas y las partículas de virus.
3. Liberación: la información genética y las proteínas se juntan en nuevas partículas de virus, las cuales pueden infectar otras células.
2. Amplificación: las células hacen copias de la información genética y la leen para construir proteínas virales.
1. Infección: el virus pone su información genética en las células.
3. Purificar el virus para hacer la vacuna.
2. Crecer en grandes números de huevos fertilizados de gallina (o a veces en células).
1. Cultivar el virus en células no humanas o bajo condiciones no ideales (por ejemplo, temperatura baja). El virus acumula mutaciones que hacen que sea menos dañino.
La primera vacuna usada ampliamente de cualquier tipo fue contra la viruela. Se administró por primera vez en 1796 y se usó para erradicar (eliminar completamente) la viruela a nivel mundial. Utilizó el virus de vaccinia vivo, un virus natural que infecta a las vacas. La vaccinia está estrechamente relacionada con la viruela, pero causa una reacción mucho más leve.
Factoide: la palabra vacuna se deriva de vaccinia.
Este enfoque no siempre funciona. Por ejemplo, el Ébola inactivado no causa suficiente reacción para proteger a alguien.
Ejemplos: Hepatitis A, Influenza A (la gripe), polio, rabia. La primera vacuna inactivada contra la rabia se desarrolló en 1885, lo que la hace una de las primeras de su tipo. La mayoría de las vacunas inactivadas contra la gripe se cultivan en huevos fertilizados de gallina.
2. Las células inmunitarias atacan las partículas virales.
1. Los virus no pueden causar una infección, así que ellos se quedan en los espacios entre las células.
4. Se purifica el virus inactivado para hacer la vacuna.
3. Inactivar: se trata con químicos o calor para que el virus ya no pueda infectar las células.
2. Se obtienen y se concentran grandes cantidades de virus “vivo”.
1. Se cultiva el virus en un volumen grande de células (regularmente en un biorreactor).
Las primeras vacunas de subunidades se hicieron al cultivar virus completos, al romperlos y purificar sus proteínas. Hoy, la mayoría de las vacunas de subunidades están hechas de células que están genéticamente modificadas para hacer proteínas virales.
Una vacuna de subunidades puede tener proteínas de varias cepas de virus, o hasta varios virus, que le dan una protección amplia.
Ejemplos: Influenza A (vacunas contra la gripe recombinantes), influenza B (Hib), herpes zóster (varicela).
2. Las células inmunitarias atacan las proteínas virales.
1. Las proteínas virales se quedan en los espacios entre las células (no pueden causar una infección por su cuenta).
4. Purificar proteínas para hacer vacunas.
3. Las células leen los genes virales y construyen proteínas virales.
2. Ingeniería genética: poner los genes virales en las células que pueden cultivarse en el laboratorio.
1. Aislar los genes que codifican para proteínas de la superficie viral.
Las nanopartículas tienden a quedarse en el cuerpo por más tiempo que las subunidades de proteínas individuales, por lo que causan una respuesta inmunitaria más fuerte. Para causar una respuesta aún más fuerte, se pueden construir para llevar moléculas que activan el sistema inmunitario.
Ejemplos: vacunas de nanopartículas experimentales están en desarrollo para muchos virus, incluso el VIH, influenza, virus sincitial respiratorio (RSV, por sus siglas en inglés), virus Epstein Barr y SARS.
Tipos similares de nanopartículas se han usado para administración liberada con el tiempo y administración dirigida del fármaco.
Varias vacunas de nanopartículas se están desarrollando para animales, por ejemplo, contra la enfermedad de patas y boca.
2. Las células inmunitarias atacan las nanopartículas.
1. Las nanopartículas se quedan en los espacios entre las células (no pueden causar una infección por su cuenta).
5. Purificar las partículas para hacer vacunas.
4. Unir las proteínas virales a las partículas (por ejemplo, proteínas modificadas o perlas sintéticas).
3. Las células leen los genes virales y construyen proteínas virales.
2. Ingeniería genética: poner los genes virales en las células que pueden cultivarse en el laboratorio.
1. Aislar los genes que codifican para proteínas de la superficie viral.
Las VLP están hechas como vacunas de subunidades: los científicos modifican las células en el laboratorio para hacer proteínas virales. La primera vacuna de VLP fue contra la hepatitis B. Las proteínas que forman la cáscara exterior alrededor de la hepatitis B tienen una característica levemente inusual y útil: se arman solas. Esto significa que se arman solas para hacer partículas virales completas y vacías.
Los científicos han usado la ingeniería genética para llevar las VLP un paso más adelante. En un enfoque, empiezan con proteínas de un virus que se pueden armar solas, como la hepatitis B, de ahí agregan pedazos de proteínas de un virus que no se puede armar solo. Las nuevas proteínas todavía pueden armarse solas. Y ellas manifiestan los pedazos del otro virus en el exterior, en donde el sistema inmunitario puede aprender a detectarlos.
Otro enfoque es hacer VLP envueltas, que se ven como los virus envueltos. Estas son esferas vacías de membrana celular con proteínas virales incrustadas.
Ejemplos: Hepatitis B, VPH (Virus del papiloma humano), hepatitis E. Una vacuna de VLP envuelta para la meningitis viral se ha aprobado para usarla en algunos países.
Muchas vacunas experimentales de VLP están en desarrollo, incluso para norovirus, rotavirus, virus sincitial respiratorio, cepa de la influenza H5N1, chikungunya y CMV (citomegalovirus).
2. Las células inmunitarias atacan las VLP.
1. Las VLP se quedan en los espacios entre las células (no pueden causar una infección por su cuenta).
5. Purificar las partículas para hacer vacunas.
4. Las proteínas se arman solas en partículas vacías.
2. Poner los genes virales en las células que pueden crecer en el laboratorio.
1. Aislar los genes que codifican para proteínas de la superficie viral.
3a. Las células construyen proteínas híbridas.
1a. (opcional) Insertar un pedazo de un gen de otro virus.
Una vez que se infectan, sus propias células leen la información genética para hacer más virus, incluso la proteína objetivo. El sistema inmunitario se deshace de la infección al aprender a detectar la proteína objetivo. Puesto que la vacuna causa una infección real (pero muy leve), la respuesta inmunitaria es fuerte.
Ejemplos: en diciembre de 2019, una vacuna contra el Ébola se convirtió en la primera de este tipo en ser aprobada para uso en seres humanos. Se basa en un virus no relacionado (VSV, que infecta al ganado) que está construido para hacer proteínas del virus del Ébola.
Otras vacunas de este tipo se están desarrollando para el VIH, influenza, dengue y MERS. Este enfoque también se está probando para tratar ciertos tipos de cáncer.
Las vacunas aprobadas para usar en animales incluyen rabia oral, influenza aviar, influenza equina, virus de leucemia felina, moquillo canino y varios virus en aves de corral.
4. Las células inmunitarias atacan las células infectadas y las partículas de virus.
3. Liberación: la información genética y las proteínas se unen en nuevas partículas de virus, las cuales pueden infectar otras células.
2. Amplificación: las células hacen copias de información genética y la leen para construir proteínas virales.
1. Infección: el vector viral pone su información genética en las células.
4. Purificar el virus para hacer la vacuna.
3. Cultivar el virus en un volumen grande de células (regularmente en un biorreactor).
2. Colocar el gen del virus objetivo en el vector viral.
1a. Aislar el gen que codifica para la proteína de superficie.
1b. Desechar el gen que codifica para la proteína de superficie.
Una vez que se infectan, sus propias células leen el gen del virus objetivo para crear proteínas virales. Las proteínas se mueven a la superficie celular, en donde el sistema inmunitario aprende a detectarlas. Puesto que este proceso es como lo que pasa durante una infección real, la respuesta inmunitaria tiende a ser más fuerte que con las proteínas que se hacen afuera del cuerpo.
Ejemplos: varias vacunas experimentales están en desarrollo, incluso para la rabia y para el VIH.
Los vectores virales que se usan en vacunas son similares a los que se usan en la terapia génica.
Las vacunas no replicativas también se han estado probando en animales, incluso para la fiebre de Rift Valley, un virus que infecta al ganado.
4. Las células inmunitarias atacan las proteínas en las células.
3. Las proteínas objetivo se mueven a la superficie celular.
2. Las células leen la información genética para construir proteínas virales objetivo.
1. Infección: el vector viral pone su información genética en las células.
4. Purificar el virus para hacer la vacuna.
3. Cultivar el virus en un volumen grande de células (regularmente en un biorreactor).
2. Colocar el gen del virus objetivo en el vector viral.
1. Aislar el gen que codifica para la proteína de superficie.
Aunque la investigación sobre las vacunas de ADN empezó en la década de 1990, todavía se consideran un nuevo enfoque.
Ejemplos: se han probado varias vacunas experimentales de ADN, incluso para Ébola, influenza, virus del Zika y SARS-CoV.
Unas cuantas vacunas de ADN se han aprobado para usar en los animales. La primera fue para salmón (contra la enfermedad del virus de la necrosis hematopoyética). Otras incluyen una vacuna para el Nilo occidental en los caballos, y para los perros una vacuna para el cáncer melanoma de la piel. Se ha desarrollado una vacuna candidata para las aves de corral contra la influenza H5N1.
5. Las células inmunitarias atacan las proteínas en las células.
4. Las proteínas virales se mueven a la superficie celular.
3. La célula copia el gen viral como ARN y lo lee para hacer proteínas virales.
2. El ADN entra en el núcleo celular.
1. Usar electricidad para hacer agujeros temporales en las membranas celulares.
3. Purificar el ADN y hacer la vacuna.
2. Cultivar ADN en las células para hacer muchas copias.
1. Aislar el gen que codifica para la proteína de superficie y ponerlo en una molécula de ADN portadora circular.
4. Las células inmunitarias atacan las proteínas en las células.
3. Las proteínas virales se mueven a la superficie celular.
2. La célula lee el ARN viral para hacer proteínas virales.
1. La esfera se fusiona con la célula al soltar el ARN en su interior.
4. Hacer la vacuna.
3. Empacar el ARN en las esferas de membrana.
2. Sintetizar muchas copias de ARN del gen viral.
Este es uno de los enfoques más nuevos para el desarrollo de vacunas.
Ejemplos: se han probado varias vacunas experimentales de ARN, incluso para el VIH, influenza, Ébola, Zika, Chikungunya y rabia.
Las dos primeras vacunas de ARN que se usaron ampliamente en personas fueron contra el SARS-CoV-2.
1. Aislar el gen que codifica para la proteína de superficie.