Así se desarrolla una vacuna y se evalúa su eficacia
Vial y jeringuilla para vacunas Existen distintas vías de administración de las vacunas: intradérmica, intramuscular, oral, intranasal...
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Principios de 2020. Un virus nuevo se extiende como la pólvora en China. En enero de ese año, cuando casi nadie daba crédito a la amenaza en ciernes, el equipo de Mariano Esteban, del Centro Nacional de Biotecnología, del CSIC, empezó a trabajar en una vacuna frente al coronavirus SARS-CoV-2, el patógeno causante de la pandemia de Covid-19. ¿Unos visionarios? No, son científicos.
Esteban explica a CuídatePlus qué les impulsó a ponerse manos a la obra tan pronto: “Nos llamó mucho la atención la actitud de China, que no tenía precedentes. Nos dijimos: ‘Esto es serio’”. Hay que aclarar que jugaban con ventaja, ya que cuentan con una amplia trayectoria de investigación en vacunas frente a otros virus emergentes, como el Ébola, Chikungunya y Zika.
También fue de gran ayuda la rápida secuenciación del genoma del virus, que les permitió sintetizar el gen que les interesaba para hacer un prototipo de vacuna con la tecnología de la que disponen, “que se basa en la utilización de una variante de la vacuna que se usó para erradicar la viruela”.
Qué es y cómo funciona una vacuna
El del equipo de Esteban es uno de los cientos de proyectos de investigación distribuidos a lo largo mundo que buscan la ansiada vacuna frente al coronavirus. Probablemente, no será el primero en llegar a la meta, pero sí es uno de los más prometedores.
Hay muchos tipos de vacunas, que tienen unas bases comunes de funcionamiento. Carolina Hurtado, profesora de la Facultad de Farmacia y responsable de la Unidad Docente de Inmunología de la Universidad CEU San Pablo, explica los mecanismos fisiológicos que imitan las vacunas: “Cuando una persona se infecta por primera vez con un patógeno, el sistema inmunitario lo combate y muchas veces lo logra eliminar”. Tras acabar con él “deja una respuesta que se denomina de memoria, es decir, unas células preparadas para que, si vuelve a haber una infección, el sistema inmunitario ya esté sobre aviso y tarde muy poco en actuar”.
Con las vacunas se pretende reproducir esa situación de manera artificial. “Cuando alguien se vacuna, es como si fuera la primera infección: se activa el sistema inmunitario y crea esas células de memoria, de forma que, cuando esa persona se infecte de verdad, para el organismo será como si fuera la segunda vez, actuará rápidamente y evitará la infección”.
Tipos de vacunas
Para conseguir ese efecto protector frente a un virus, una bacteria u otro tipo de microorganismo, tradicionalmente se inyectaba el propio patógeno vivo pero atenuado. Se reducía su virulencia induciendo diversas mutaciones. Según Hurtado, “es la vacuna más efectiva, pero puede llegar a ser peligrosa porque se puede revertir la virulencia”. No obstante, puntualiza que ha ocurrido “en muy pocas ocasiones”.
En la actualidad cada vez se usa menos ese sistema porque se han desarrollado otros que logran una eficacia similar con mayor seguridad. Con todos ellos se engaña al sistema inmunitario, con mayor o menor éxito, para que crea que está siendo atacado. Estos los son algunos de los métodos empleados:
Vacunas de patógeno inactivado. En este caso, el virus -o la bacteria- está entero pero muerto. Es su presencia la que hace que el sistema inmunitario se active.
Vacunas que contienen solo un fragmento del patógeno. Se utilizan, por ejemplo, proteínas o material genético (ADN o ARN) que se sabe que generan inmunogenicidad, es decir, que provocan la respuesta del sistema inmunitario.
Vacunas que se basan en el empleo de otros virus sin capacidad infectiva en cuyo interior se introducen genes del patógeno cuya infección se quiere evitar. Se trata, por lo tanto, de virus que actúan como una carcasa -se les suele llamar vectores- que sirve para introducir en el interior del organismo aquellos elementos que van a provocar la respuesta del sistema inmunitario.
“La tecnología ha avanzado muchísimo. Una vez que sabemos cuál es la parte más inmunogénica de un patógeno, podemos diseñar distintas formas de vacunas que, al inocularlas en el organismo -por distintas vías: intramuscular, intradérmica, intranasal, oral...- logran una respuesta inmune. Son más selectivas y específicas que antes”, resume Esteban.
Fases de la investigación
La investigación de la eficacia y la seguridad de las vacunas suele prolongarse durante años. Sin embargo, la experiencia acumulada y la necesidad (por ejemplo, en caso de pandemia), pueden acelerar el proceso. Como medicamentos que son, deben cumplir una serie de etapas de desarrollo.
Fase preclínica
Es la primera fase de investigación, en la que la vacuna se prueba primero en cultivos celulares y luego en animales para estudiar su eficacia. Normalmente, se investiga primero en un animal inferior (como el ratón) y después en uno superior (como el macaco). “Esta fase puede durar meses o años”, apunta Hurtado. En el caso del nuevo coronavirus se ha acelerado porque hace años se propagaron otros virus similares (el SARS y el MERS) y se conocen varios coronavirus de resfriado.
Si todo va bien, se inicia la parte clínica o de ensayos clínicos, que a su vez se divide en tres fases:
Fase I
Se comprueba que la vacuna es segura y que produce inmunogenicidad. Normalmente se prueba en unos 30-100 voluntarios. Dura entre 9 y 18 meses.
Fase II
También se hace en población general y en diferentes hospitales. Se cuenta con entre 50 y 300 individuos. En este caso se analiza, sobre todo, la dosis, el tipo de administración y si es eficaz. “De manera natural esta fase se prolonga unos dos años, pero también se está acortando en el caso de las vacunas frente al coronavirus”, matiza la profesora del CEU.
Fase III
Es la última etapa, en la que realmente se comprueba la eficacia y la seguridad porque ya son miles o incluso millones de personas de toda la población las que participan. Puede durar varios años.
Cuando se obtienen los resultados esperados, los organismos internacionales y nacionales encargados de regular la comercialización de medicamentos (la EMA, la Aemps, la FDA…) revisan los datos de eficacia y seguridad (que los efectos secundarios sean asumibles) y, si dan su visto bueno, ya se puede distribuir la vacuna entre la población.
Cómo se mide la eficacia
La eficacia de una vacuna se averigua midiendo, por una parte, la respuesta del sistema inmune y, por otra, la incidencia de la enfermedad, es decir, el porcentaje de personas vacunadas que desarrollan la infección en comparación con la población no inmunizada. “Si se consigue un porcentaje superior al 50% ya es mucho”, indica Esteban. Pero para conseguir estos resultados hay que esperar un tiempo, ya que, lógicamente, a las personas a las que se administra este medicamento no se les inocula el virus, sino que se estudia si se contagian o no mientras prosiguen con su vida normal.
Para evaluar la activación del sistema inmune no es necesario esperar tanto. Se analizan dos parámetros: la producción de anticuerpos y la respuesta de un tipo de células del sistema de defensa del organismo denominadas linfocitos T o células T. Hurtado explica el papel que cumplen: “Cuando un virus infecta una célula, el sistema inmunitario tiene que matarla porque el patógeno puede reproducirse utilizando su maquinaria. Las células encargadas de eliminar las células infectadas son las células T”.
Sin embargo, muchas veces, cuando el virus infecta una célula, “no se logra eliminar esa célula y entonces el patógeno genera mucha producción viral dentro de la célula, la rompe y sale al exterior a infectar otras células vecinas. En ese momento, en el que se puede decir que el virus es extracelular porque está fuera de la célula, es cuando se puede cazar con los anticuerpos”. La investigadora resalta que, aunque “toda defensa es buena, la más efectiva es la de la célula T porque es la que se produce en el primer momento para que no haya producción viral”. En cuanto a la utilización de estos marcadores en los ensayos clínicos, la inmunóloga señala que se suele considerar que hay luz verde para pasar de la fase II a la III “a partir de de una eficacia del 90% en el desarrollo de anticuerpos o células T”.
Principios de 2020. Un virus nuevo se extiende como la pólvora en China. En enero de ese año, cuando casi nadie daba crédito a la amenaza en ciernes, el equipo de Mariano Esteban, del Centro Nacional de Biotecnología, del CSIC, empezó a trabajar en una vacuna frente al coronavirus SARS-CoV-2, el patógeno causante de la pandemia de Covid-19. ¿Unos visionarios? No, son científicos.
Esteban explica a CuídatePlus qué les impulsó a ponerse manos a la obra tan pronto: “Nos llamó mucho la atención la actitud de China, que no tenía precedentes. Nos dijimos: ‘Esto es serio’”. Hay que aclarar que jugaban con ventaja, ya que cuentan con una amplia trayectoria de investigación en vacunas frente a otros virus emergentes, como el Ébola, Chikungunya y Zika.
También fue de gran ayuda la rápida secuenciación del genoma del virus, que les permitió sintetizar el gen que les interesaba para hacer un prototipo de vacuna con la tecnología de la que disponen, “que se basa en la utilización de una variante de la vacuna que se usó para erradicar la viruela”.
Qué es y cómo funciona una vacuna
El del equipo de Esteban es uno de los cientos de proyectos de investigación distribuidos a lo largo mundo que buscan la ansiada vacuna frente al coronavirus. Probablemente, no será el primero en llegar a la meta, pero sí es uno de los más prometedores.
Hay muchos tipos de vacunas, que tienen unas bases comunes de funcionamiento. Carolina Hurtado, profesora de la Facultad de Farmacia y responsable de la Unidad Docente de Inmunología de la Universidad CEU San Pablo, explica los mecanismos fisiológicos que imitan las vacunas: “Cuando una persona se infecta por primera vez con un patógeno, el sistema inmunitario lo combate y muchas veces lo logra eliminar”. Tras acabar con él “deja una respuesta que se denomina de memoria, es decir, unas células preparadas para que, si vuelve a haber una infección, el sistema inmunitario ya esté sobre aviso y tarde muy poco en actuar”.
Con las vacunas se pretende reproducir esa situación de manera artificial. “Cuando alguien se vacuna, es como si fuera la primera infección: se activa el sistema inmunitario y crea esas células de memoria, de forma que, cuando esa persona se infecte de verdad, para el organismo será como si fuera la segunda vez, actuará rápidamente y evitará la infección”.
Tipos de vacunas
Para conseguir ese efecto protector frente a un virus, una bacteria u otro tipo de microorganismo, tradicionalmente se inyectaba el propio patógeno vivo pero atenuado. Se reducía su virulencia induciendo diversas mutaciones. Según Hurtado, “es la vacuna más efectiva, pero puede llegar a ser peligrosa porque se puede revertir la virulencia”. No obstante, puntualiza que ha ocurrido “en muy pocas ocasiones”.
En la actualidad cada vez se usa menos ese sistema porque se han desarrollado otros que logran una eficacia similar con mayor seguridad. Con todos ellos se engaña al sistema inmunitario, con mayor o menor éxito, para que crea que está siendo atacado. Estos los son algunos de los métodos empleados:
Vacunas de patógeno inactivado. En este caso, el virus -o la bacteria- está entero pero muerto. Es su presencia la que hace que el sistema inmunitario se active.
Vacunas que contienen solo un fragmento del patógeno. Se utilizan, por ejemplo, proteínas o material genético (ADN o ARN) que se sabe que generan inmunogenicidad, es decir, que provocan la respuesta del sistema inmunitario.
Vacunas que se basan en el empleo de otros virus sin capacidad infectiva en cuyo interior se introducen genes del patógeno cuya infección se quiere evitar. Se trata, por lo tanto, de virus que actúan como una carcasa -se les suele llamar vectores- que sirve para introducir en el interior del organismo aquellos elementos que van a provocar la respuesta del sistema inmunitario.
“La tecnología ha avanzado muchísimo. Una vez que sabemos cuál es la parte más inmunogénica de un patógeno, podemos diseñar distintas formas de vacunas que, al inocularlas en el organismo -por distintas vías: intramuscular, intradérmica, intranasal, oral...- logran una respuesta inmune. Son más selectivas y específicas que antes”, resume Esteban.
Fases de la investigación
La investigación de la eficacia y la seguridad de las vacunas suele prolongarse durante años. Sin embargo, la experiencia acumulada y la necesidad (por ejemplo, en caso de pandemia), pueden acelerar el proceso. Como medicamentos que son, deben cumplir una serie de etapas de desarrollo.
Fase preclínica
Es la primera fase de investigación, en la que la vacuna se prueba primero en cultivos celulares y luego en animales para estudiar su eficacia. Normalmente, se investiga primero en un animal inferior (como el ratón) y después en uno superior (como el macaco). “Esta fase puede durar meses o años”, apunta Hurtado. En el caso del nuevo coronavirus se ha acelerado porque hace años se propagaron otros virus similares (el SARS y el MERS) y se conocen varios coronavirus de resfriado.
Si todo va bien, se inicia la parte clínica o de ensayos clínicos, que a su vez se divide en tres fases:
Fase I
Se comprueba que la vacuna es segura y que produce inmunogenicidad. Normalmente se prueba en unos 30-100 voluntarios. Dura entre 9 y 18 meses.
Fase II
También se hace en población general y en diferentes hospitales. Se cuenta con entre 50 y 300 individuos. En este caso se analiza, sobre todo, la dosis, el tipo de administración y si es eficaz. “De manera natural esta fase se prolonga unos dos años, pero también se está acortando en el caso de las vacunas frente al coronavirus”, matiza la profesora del CEU.
Fase III
Es la última etapa, en la que realmente se comprueba la eficacia y la seguridad porque ya son miles o incluso millones de personas de toda la población las que participan. Puede durar varios años.
Cuando se obtienen los resultados esperados, los organismos internacionales y nacionales encargados de regular la comercialización de medicamentos (la EMA, la Aemps, la FDA…) revisan los datos de eficacia y seguridad (que los efectos secundarios sean asumibles) y, si dan su visto bueno, ya se puede distribuir la vacuna entre la población.
Cómo se mide la eficacia
La eficacia de una vacuna se averigua midiendo, por una parte, la respuesta del sistema inmune y, por otra, la incidencia de la enfermedad, es decir, el porcentaje de personas vacunadas que desarrollan la infección en comparación con la población no inmunizada. “Si se consigue un porcentaje superior al 50% ya es mucho”, indica Esteban. Pero para conseguir estos resultados hay que esperar un tiempo, ya que, lógicamente, a las personas a las que se administra este medicamento no se les inocula el virus, sino que se estudia si se contagian o no mientras prosiguen con su vida normal.
Para evaluar la activación del sistema inmune no es necesario esperar tanto. Se analizan dos parámetros: la producción de anticuerpos y la respuesta de un tipo de células del sistema de defensa del organismo denominadas linfocitos T o células T. Hurtado explica el papel que cumplen: “Cuando un virus infecta una célula, el sistema inmunitario tiene que matarla porque el patógeno puede reproducirse utilizando su maquinaria. Las células encargadas de eliminar las células infectadas son las células T”.
Sin embargo, muchas veces, cuando el virus infecta una célula, “no se logra eliminar esa célula y entonces el patógeno genera mucha producción viral dentro de la célula, la rompe y sale al exterior a infectar otras células vecinas. En ese momento, en el que se puede decir que el virus es extracelular porque está fuera de la célula, es cuando se puede cazar con los anticuerpos”. La investigadora resalta que, aunque “toda defensa es buena, la más efectiva es la de la célula T porque es la que se produce en el primer momento para que no haya producción viral”. En cuanto a la utilización de estos marcadores en los ensayos clínicos, la inmunóloga señala que se suele considerar que hay luz verde para pasar de la fase II a la III “a partir de de una eficacia del 90% en el desarrollo de anticuerpos o células T”.
