Vacunas contra el Zika diseñadas para bloquear la infección fetal y el agravamiento del dengue en ratones, no en monos rhesus

Dos diseños de vacunas abordaron conjuntamente la protección y la seguridad

Dos vacunas experimentales contra el Zika, MutB y MutC, protegieron a ratones contra el virus del Zika tras una sola inmunización, impidieron la transmisión de ratonas preñadas a sus fetos y produjeron suero inmunitario que no agravó la infección por ninguno de los cuatro serotipos del virus del dengue en los experimentos descritos. El estudio, publicado el 15 de julio de 2021 en Nature Immunology, abordó un problema difícil en el desarrollo de vacunas: en ocasiones, los anticuerpos contra un virus pueden empeorar la infección por otro virus relacionado.

Es esencial distinguir ese hallazgo de una afirmación sobre una vacuna de ARNm en monos rhesus. El estudio de MutB y MutC utilizó vectores de adenovirus de chimpancé, denominados AdC7, y modelos de ratón. No fue un estudio de una vacuna de ARNm ni informó de experimentos con monos rhesus. Sus resultados respaldan un enfoque para diseñar antígenos más seguros, pero no permiten concluir que una vacuna de ARNm haya reducido este riesgo en primates o personas.

El Centro Chino para el Control y la Prevención de Enfermedades, en su resumen de la investigación de 2021, explica cómo los investigadores modificaron tres aminoácidos clave de la proteína de envoltura del Zika. El objetivo era desviar la respuesta inmunitaria de un blanco de anticuerpos asociado con el agravamiento del dengue y, al mismo tiempo, conservar los blancos que generan protección contra el Zika.

El equipo incluyó a Gao Fu, Dai Lianpan y Yan Jinghua, del Instituto de Microbiología de la Academia China de Ciencias, como autores corresponsales. Dai, Xu Kun, de la Universidad Médica de Hainan, y Li Jinhe, de los Institutos de Ciencias de la Vida de Beijing, fueron los primeros autores conjuntos. El artículo se tituló Vacunas protectoras contra el Zika diseñadas para eliminar el agravamiento de la infección por dengue mediante un cambio de inmunodominancia.

Por qué los anticuerpos pueden ser un motivo de preocupación para la seguridad

El agravamiento dependiente de anticuerpos, o ADE, ocurre cuando los anticuerpos se unen a un virus sin neutralizarlo de manera eficaz y facilitan su entrada en ciertas células inmunitarias. Esas células tienen receptores que reconocen los anticuerpos unidos al virus. En vez de detener la infección, esta interacción puede aumentarla en células susceptibles.

Esta preocupación es especialmente pertinente para el Zika y el dengue porque las proteínas de superficie de ambos comparten blancos de anticuerpos. Además, ambos virus pueden transmitirse por mosquitos Aedes aegypti y sus zonas de circulación se superponen. Por ello, es necesario evaluar los posibles efectos de una vacuna destinada a prevenir el Zika sobre una infección posterior por dengue.

La revisión académica Vacunas contra el virus del Zika, publicada en 2018 y disponible en PubMed Central, describe una advertencia práctica relacionada con Dengvaxia. Los niños sin una infección previa por dengue que recibieron esa vacuna contra el dengue fueron más susceptibles a sufrir complicaciones graves de la enfermedad que los niños no vacunados, lo que llevó a suspender su uso en Filipinas. Esa experiencia muestra por qué los antecedentes de infección pueden ser importantes al evaluar la seguridad de una vacuna.

Esto no demuestra que todas las vacunas contra un flavivirus conlleven el mismo peligro. La fiebre amarilla y la encefalitis japonesa pertenecen al mismo grupo amplio de virus, pero las pruebas aquí analizadas se refieren a respuestas de anticuerpos, diseños de vacunas y secuencias de infección específicos. Considerar el ADE un obstáculo universal para todas las vacunas de esta familia excedería el alcance de esos hallazgos.

La secuencia de las infecciones importa

La revisión de 2018 distinguió entre la inmunidad al dengue seguida de una infección por Zika y la inmunidad al Zika seguida de una infección por dengue. Se trata de situaciones biológicas diferentes, y los resultados de una no pueden explicar automáticamente la otra.

En ese momento, los experimentos con monos rhesus que tenían inmunidad previa al dengue no habían mostrado un aumento de la carga viral ni de la enfermedad por Zika tras la exposición al virus. Las pruebas preliminares en personas tampoco indicaban que la enfermedad por Zika fuera más grave en quienes ya tenían inmunidad al dengue. Sin embargo, en la secuencia inversa, estudios en primates no humanos habían detectado un aumento de los niveles virales y de las señales inflamatorias tras la exposición al serotipo 2 del dengue en animales que habían tenido Zika.

En 2021, el resumen del Centro Chino para el Control y la Prevención de Enfermedades citó un estudio de cohortes en personas, publicado en Science en 2020, que concluyó que una infección previa por Zika aumentaba la gravedad de una infección posterior por dengue. Este hallazgo posterior reforzó la necesidad de examinar la seguridad frente al dengue durante el desarrollo de vacunas contra el Zika. Por sí solo, no demostró que una vacuna específica contra el Zika fuera a causar dengue grave.

Modificar el blanco sin dañar la proteína

Los investigadores se centraron en el bucle de fusión, una región de la proteína de envoltura del Zika, también llamada proteína E. Un epítopo es una parte específica de una molécula que reconoce un anticuerpo. El bucle de fusión contiene un epítopo que puede atraer anticuerpos capaces de unirse a virus relacionados sin neutralizarlos de forma fiable.

Modificar simplemente esta región puede crear otro problema. El bucle de fusión está muy conservado entre virus relacionados, es decir, su secuencia ha cambiado poco a lo largo de la evolución. Alterarlo sin cuidado puede dañar la estructura de la proteína y reducir la capacidad de la vacuna para estimular una inmunidad útil.

En su lugar, el equipo sustituyó la secuencia del bucle de fusión del Zika por una secuencia correspondiente de un flavivirus evolutivamente distante que infecta a insectos. Esta sustitución modificó tres aminoácidos importantes para la unión de los anticuerpos asociados con el ADE. A continuación, los investigadores analizaron las proteínas modificadas con anticuerpos protectores y anticuerpos asociados con el agravamiento, para encontrar diseños que conservaran el reconocimiento deseable y eliminaran el no deseado.

Los dos diseños seleccionados, MutB y MutC, se incorporaron a vacunas con vector AdC7. Un vector de adenovirus es un vehículo de administración que transporta instrucciones genéticas para producir un antígeno. Una vacuna de ARNm utiliza ARN mensajero para administrar esas instrucciones. Ambas pueden presentar un antígeno diseñado al sistema inmunitario, pero son plataformas de vacunación distintas. Los resultados de una plataforma no demuestran el rendimiento de la otra.

Qué ocurrió en los experimentos con ratones

Tras una sola inmunización, tanto MutB como MutC protegieron a los ratones frente a una exposición experimental al Zika. El resumen del Centro Chino para el Control y la Prevención de Enfermedades informa que no se detectó el virus en los tejidos objetivo examinados. Describe la respuesta como inmunidad esterilizante, es decir, una protección suficientemente intensa para impedir una infección detectable, en lugar de limitarse a reducir los síntomas.

En ratonas preñadas, las vacunas también impidieron la transmisión a los fetos. No se detectó carga viral en las placentas ni en los cerebros fetales examinados. Este resultado fue central porque entre las consecuencias más graves del Zika figuran la microcefalia y otros defectos congénitos tras una infección durante el embarazo.

Estos resultados deben entenderse dentro de su contexto experimental. Que no se detectara el virus en los tejidos examinados de los ratones no demuestra que una vacuna vaya a prevenir todas las infecciones fetales en seres humanos. El resumen no indica el número de animales, los límites detallados de detección ni la duración de la protección, datos que permitirían evaluar mejor la magnitud y la duración del efecto.

El resultado durante el embarazo también responde a una pregunta más exigente que la de si una vacuna reduce los niveles del virus en la sangre. La revisión de 2018 señaló que algunos experimentos anteriores con vacunas y anticuerpos redujeron considerablemente la infección, pero aun así dejaron ARN del Zika detectable en algunas placentas o tejidos fetales. Proteger a la madre y evitar por completo la exposición del feto son resultados relacionados, pero no equivalentes.

Pruebas frente a los cuatro serotipos del dengue

El equipo probó si el suero de animales vacunados podía agravar la infección por dengue mediante experimentos de laboratorio y con animales. El dengue tiene cuatro serotipos, formas distintas del virus que deben evaluarse por separado en este análisis de seguridad. Los resultados comunicados para MutB y MutC abarcaron los cuatro.

En las pruebas descritas, el suero de los animales que recibieron las vacunas modificadas no mostró ADE frente al dengue. En experimentos de transferencia de suero, en los que se administró a otros animales el suero de los animales vacunados, tampoco se observó un agravamiento asociado con MutB o MutC. Estos experimentos ayudan a aislar la contribución de los anticuerpos circulantes frente a otros componentes de la respuesta a la vacuna.

La comparación con la construcción no modificada, o de tipo silvestre, fue importante. El suero asociado con esa construcción agravó la enfermedad y aceleró la muerte en los experimentos con animales. Este contraste respalda la idea de que el diseño del antígeno modificó el comportamiento de la respuesta de anticuerpos, en vez de limitarse a producir una vacuna que protegiera contra el Zika.

Que no se detectara ADE en las condiciones probadas no equivale a que sea imposible en cualquier condición. En estudios posteriores habría que tener en cuenta la concentración de anticuerpos, las infecciones previas y el tiempo transcurrido desde la vacunación. La revisión de 2018 pidió específicamente medir con cuidado los anticuerpos contra flavivirus ya presentes en estudios con primates y en ensayos clínicos.

Cómo cambió la respuesta inmunitaria

Para investigar por qué los diseños modificados se comportaban de manera diferente, los investigadores secuenciaron receptores de células B individuales de células específicas para el antígeno en los ganglios linfáticos de los ratones. Las células B producen anticuerpos y sus receptores ayudan a revelar qué partes de un antígeno predominan en la respuesta inmunitaria.

Con la vacuna de tipo silvestre, más del 60 % de los receptores de células B analizados utilizaba tres grupos de genes de la línea germinal. Estos segmentos génicos heredados contribuyen a formar las regiones de reconocimiento de los anticuerpos. MutB y MutC produjeron un patrón de uso de genes más disperso, lo que redujo la concentración observada con el antígeno no modificado.

A continuación, el equipo produjo anticuerpos representativos de los grupos predominantes. Los inducidos por la vacuna de tipo silvestre tenían como blanco el bucle de fusión, se unían a los cuatro serotipos del dengue y mostraban un ADE considerable. Los anticuerpos predominantes inducidos por MutB y MutC mostraron poca unión a los serotipos del dengue y no presentaron ADE en los ensayos descritos.

El análisis estructural de MutC ofreció una explicación física. La proteína modificada conservó la disposición en pares de la proteína E, importante para el reconocimiento por anticuerpos protectores. En el bucle de fusión alterado, los cambios en la forma molecular y la carga eléctrica dificultaron la unión de los anticuerpos asociados con el agravamiento. En conjunto, el análisis de los receptores, las pruebas de anticuerpos y el estudio estructural explican el cambio de inmunodominancia mencionado en el artículo: la respuesta se alejó de un blanco que antes predominaba.

Cronología y límites de las pruebas

Los hallazgos forman parte de una secuencia de investigaciones que se extendió durante varios años. Distinguir las fechas evita presentar información anterior sobre ensayos clínicos o resultados posteriores en ratones como un nuevo avance en vacunas probadas en primates.

• De 2015 a 2016: La epidemia de Zika se convirtió en una emergencia internacional de salud pública, y las lesiones fetales fueron una preocupación central.
• Desde 2016: El equipo de investigación chino estudió la estructura de la proteína E del Zika y los anticuerpos protectores, sentando las bases para rediseñar el antígeno.
• 2018: La revisión académica describió ensayos de vacunas, estudios de protección en animales y dudas aún sin resolver sobre el agravamiento del dengue y la protección fetal.
• 2020: Un estudio de cohortes en personas citado en el resumen del Centro Chino para el Control y la Prevención de Enfermedades relacionó la infección previa por Zika con una mayor gravedad de una infección posterior por dengue.
• 15 de julio de 2021: El estudio de MutB y MutC se publicó en línea en Nature Immunology.

La revisión de 2018 enumeró 13 ensayos de vacunas contra el Zika en curso, basados en varias plataformas, entre ellas vacunas de ARNm, ADN y virus inactivado. Esas cifras describen la situación del sector en aquel momento, no el estado actual de los ensayos. Del mismo modo, los informes de 2021 indicaban que entonces no se había aprobado ninguna vacuna contra el Zika, pero no establecen cuál es la situación regulatoria actual.

Los hallazgos sobre MutB y MutC no aportan resultados de eficacia en personas, datos de seguridad durante el embarazo en seres humanos ni un calendario de ensayos clínicos. No se especifica ninguna audiencia futura, decisión regulatoria ni fecha de inicio de ensayos. Una evaluación más amplia tendría que abordar la duración de la protección, la exposición previa al dengue, la protección durante el embarazo y si la respuesta de anticuerpos sigue siendo favorable a medida que su intensidad cambia con el tiempo.

Por tanto, el avance es específico: una modificación deliberada del antígeno conservó la protección contra el Zika y, al mismo tiempo, eliminó el agravamiento detectable del dengue en los experimentos con ratones. El estudio aporta pruebas a favor de una estrategia de diseño, pero deja pendientes la evaluación en primates, los ensayos clínicos y la revisión regulatoria.

Puntos clave

• MutB y MutC fueron vacunas con vector AdC7 probadas en ratones, no vacunas de ARNm probadas en monos rhesus.
• Una sola inmunización protegió a los ratones contra el Zika e impidió la transmisión detectable a los tejidos fetales en los experimentos descritos.
• El suero inmunitario no mostró ADE frente a ninguno de los cuatro serotipos del dengue en las condiciones probadas.
• El diseño modificó tres aminoácidos clave del bucle de fusión de la proteína E y conservó los blancos de los anticuerpos protectores.
• Los análisis de células B y estructurales respaldaron un cambio que alejó la respuesta de los anticuerpos asociados con el agravamiento del dengue.
• El estudio se publicó el 15 de julio de 2021 y no demostró seguridad ni eficacia en seres humanos.