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Protección universal

La Primera Guerra Mundial, uno de los conflictos más mortíferos del mundo, cobró aproximadamente 20 millones de vidas. Pero en el año en que terminó, una calamidad aún más mortal barrió el mundo. Se calcula que la pandemia de la gripe de 1918 ha causado la muerte de entre 50 y 100 millones de personas. En pocos meses, un simple virus cobró más vidas humanas que la brutal guerra de cuatro años. Aunque las vacunas contra la gripe ahora salvan incontables vidas y sin duda han ayudado a evitar otras pandemias, su fabricación debe variar anualmente para que coincida con las cepas virales que circulan en la actualidad. La influenza sigue siendo una amenaza para la salud humana, y existe una necesidad urgente de desarrollar contramedidas que puedan conferir una amplia protección contra las diferentes cepas. Además, las vacunas suelen ser menos eficaces para proporcionar protección a los niños y a las personas mayores que para el resto de la población.

Durante la pandemia de 1918, se desconocía la causa de la enfermedad. Si hubiera habido una vacuna disponible, probablemente habría limitado la catástrofe mundial. Sin embargo, el desarrollo de una vacuna eficaz contra la gripe no es sencillo porque el virus influenza puede mutar rápidamente. El alto nivel de mutación resulta en una variación continua en dos proteínas clave a lo largo del tiempo. Una de ellas es la hemaglutinina, que se encuentra en la superficie viral (figura 1) y reconoce una molécula en las células hospederas que sirve como receptor para la unión y entrada del virus. 

La hemaglutinina también se asocia con una proteína viral llamada neuraminidasa. Existen 18 subtipos distintos de hemaglutinina y 11 versiones de neuraminidasa. Estas dos proteínas forman la base de cómo se denominan las cepas de gripe. Por ejemplo, la designación H1N1 indica que un virus de la gripe tiene hemoaglutinina subtipo 1 y neuraminidasa subtipo 1.

Un gran avance en los intentos de ofrecer protección contra diversas cepas de gripe se produjo con la identificación de anticuerpos, denominados anticuerpos ampliamente neutralizantes, que pueden unirse a una estructura altamente conservada e invariable desde el punto de vista evolutivo en una región de la hemoaglutinina denominada tronco. Estos anticuerpos combaten al virus de la gripe al unir la hemoaglutinina e inhibir la capacidad del virus para entrar en las células. También pueden estimular una respuesta antiviral, por ejemplo, al comprometer a las células inmunitarias que promueven la destrucción de las células infectadas por el virus. Sin embargo, estos anticuerpos generalmente no reconocen todos los virus influenza. Por ejemplo, los anticuerpos ampliamente neutralizantes que reconocen la hemaglutinina de un subgrupo genético importante de influenza A, grupo 1, normalmente no reaccionan contra el segundo grupo, grupo 2, y tampoco reconocen la influenza B.

Para tratar de dirigirse a los virus influenza A y B, Laursen y sus colegas (DOI: 10.1126/science.aaq0620) tuvieron la idea de diseñar un anticuerpo "cosiendo" dominios de reconocimiento de la gripe de diferentes anticuerpos que se unen a regiones de la hemaglutinina conservadas evolutivamente, especialmente en la región troncal de esta proteína. Los autores vacunaron a llamas (Lama glama) con una vacuna contra la influenza o con proteínas de hemaglutinina, y utilizaron ensayos in vitro para identificar los anticuerpos resultantes que tenían la mayor potencia y amplitud de neutralización contra diversos virus. Encontraron que combinaciones específicas de estos anticuerpos podrían dirigirse a casi todas las cepas examinadas. Los anticuerpos de llama tienen una estructura más simple y son más pequeños que los anticuerpos humanos, y por lo tanto ayudan a un enfoque de ingeniería que busca combinar regiones de proteínas de más de un anticuerpo.

Figura 1. Los anticuerpos de ingeniería genética se dirigen a diversas cepas del virus de la influenza.

Laursen y colaboradores (DOI: 10.1126/science.aaq0620) reportan el desarrollo de anticuerpos que pueden proporcionar una amplia protección contra las cepas de la gripe cuando se prueban en ratones. a, Los autores diseñaron anticuerpos basados en anticuerpos de llamas (Lama glama), que son más pequeños que los anticuerpos humanos. Los anticuerpos de llama, como los anticuerpos humanos, contienen regiones conocidas como cadenas pesadas, pero carecen de estructuras llamadas cadenas ligeras. b, Los autores evaluaron los anticuerpos de llama que se dirigen a la proteína hemoaglutinina (HA), que se encuentra en la superficie del virus. Los análisis in vitro permitieron identificar anticuerpos que proporcionan una potente protección contra el virus, y los autores aislaron anticuerpos dirigidos a los dos grupos principales del virus: la influenza A (anticuerpos verdes) y la B (anticuerpos púrpura). El análisis estructural indicó si los anticuerpos se unieron a la región "troncal" o de la "cabeza" de la HA. c, Los autores diseñaron anticuerpos que contenían tales dominios de reconocimiento de la HA a partir de anticuerpos de llama, unidos por regiones de enlace (negro). Los anticuerpos también incluían una región Fc para ayudar a la interacción con las células inmunitarias. Estos anticuerpos proporcionaron protección contra cepas seleccionadas de influenza A y B cuando se probaron en ratones.

Mediante ingeniería de anticuerpos en los que varias regiones que reconocen al estaban conectadas por enlaces proteicos, los autores pudieron crear anticuerpos dirigidos a múltiples virus. Y la fusión de tales estructuras a una estructura de anticuerpos llamada región Fc permitió que tales proteínas quiméricas interactuaran y activaran las células inmunitarias.

Cuando los ratones recibieron anticuerpos de ingeniería o el gen que codifica dicho anticuerpo - entregados por medio de un virus adeno-asociado (AAV) dentro de las células del pasaje nasal - estaban protegidos contra un virus de la gripe que normalmente habría sido letal. El enfoque de administración génica aseguró la producción del anticuerpo durante semanas o meses, proporcionando una protección sostenida sin necesidad de múltiples inyecciones de anticuerpos.

No se sabe con certeza si este enfoque podría utilizarse para prevenir la influenza en humanos. Los ratones no sirven como modelos óptimos para investigar la influenza humana porque el receptor utilizado por las cepas virales para infectar células de ratones es una versión diferente de la que se necesita para la entrada del virus a las células humanas. Además, los patrones de infección tisular y de virus en el torrente sanguíneo a menudo difieren entre estas especies. La protección en ratones puede implicar una vía mediada por una proteína receptora llamada FcγR-III en las células inmunitarias, que reconoce anticuerpos unidos a dianas, pero se desconoce si este tipo de mecanismo inmunitario tiene relevancia para los humanos. Los anticuerpos que se dirigen a la región del tallo de la hemaglutinina no han logrado hasta ahora aliviar los síntomas en humanos que ya están infectados, y la capacidad de estos anticuerpos para prevenir la infección se está probando en estudios clínicos.

Otra preocupación con respecto a este enfoque en humanos es si se puede desencadenar una respuesta inmune contra los anticuerpos no humanos. Aunque se ha aprobado el uso clínico de un anticuerpo de llama de ingeniería para tratar una afección de coagulación sanguínea, si se genera una respuesta inmunológica contra los anticuerpos multidominio contra la gripe sólo se aclarará con pruebas clínicas. Los anticuerpos de llama pueden ser "humanizados" (diseñados para que se parezcan mucho a los dominios relacionados de los anticuerpos humanos), sin embargo, la eficacia de tales modificaciones tendría que ser evaluada en humanos.

También es preocupante el uso de los AAV, ya que existen limitaciones para alcanzar niveles suficientes y sostenidos de expresión génica cuando se utiliza este virus en tratamientos de terapia génica. Otras preocupaciones regulatorias y de seguridad con respecto a los AAV se relacionan con su uso para impulsar la expresión génica continua, porque esto plantea la posibilidad de que se formen complejos de anticuerpos humanos unidos a los anticuerpos modificados con el paso del tiempo. Dicho esto, ciertos grupos, como las personas mayores, podrían beneficiarse especialmente de los anticuerpos de diseño, dadas las altas tasas de mortalidad por influenza en tales individuos, y el hecho de que sus respuestas inmunológicas tienden a ser menos robustas que las de los adultos más jóvenes.

La expresión de anticuerpos artificiales a través de enfoques de administración de genes podría ofrecer una forma de prevenir o tratar diversos tipos de enfermedades infecciosas. Además, los resultados de tales tratamientos podrían ayudar a confirmar objetivos útiles para el desarrollo de medicamentos antivirales o vacunas. Por ejemplo, si los anticuerpos ampliamente neutralizantes que se dirigen a la región del tallo de la hemaglutinina pueden prevenir la infección in vivo en humanos, alentaría los esfuerzos para generar dichos anticuerpos mediante enfoques de vacunación. Los anticuerpos dirigidos a la región del tronco de la hemaglutinina se han generado previamente utilizando enfoques basados en estructuras para el diseño de vacunas, y se han mostrado prometedores en pruebas preclínicas utilizando modelos animales.