En la búsqueda cada vez más compleja y costosa de nuevos medicamentos, el sistema inmunitario –con su poder único para prevenir, curar y causar enfermedades– merece más atención. Las vacunas, que funcionan activando el sistema inmunitario para producir anticuerpos, han salvado millones de vidas desde que Edward Jenner las descubrió en 1796. La Organización Mundial de la Salud (OMS) las describe con razón como la intervención sanitaria más eficaz después del agua potable. Sin embargo, las vacunas convencionales solo nos permiten vislumbrar el asombroso poder de nuestro sistema inmunitario. Cuando está desequilibrado, destruye células sanas y provoca enfermedades autoinmunes graves como la diabetes tipo 1 o la esclerosis múltiple. Cuando está agotado, pueden arraigar cánceres e infecciones crónicas. El sistema inmunitario desempeña un papel central en estas y en muchas otras enfermedades.
Al observar los avances en inmunología, estamos a punto de pasar de las vacunas preventivas iniciales de Jenner a una era en la que una nueva generación de vacunas orquestará con éxito las defensas de nuestro organismo para curar y erradicar enfermedades.
Gracias al trabajo del profesor Ralph Steinman, premio Nobel de 2011, ahora entendemos que determinadas células del sistema inmunitario, denominadas células dendríticas, indican a otras células que combatan las enfermedades o que inicien la tolerancia hacia las proteínas propias del organismo que podrían atacar por error. Muchos otros científicos han aportado conocimientos complementarios, lo que ha permitido que las vacunas vayan mucho más allá de la prevención de infecciones. De hecho, actualmente hay 527 vacunas en desarrollo clínico que abarcan no solo 49 enfermedades infecciosas, sino también 28 tipos de cáncer, 10 enfermedades autoinmunes o alergias y 17 otras enfermedades.
Cuatro tecnologías emergentes de vacunas de nueva generación destacan por su potencial para desbloquear el poder del sistema inmunitario: el ADN; el descubrimiento computacional de antígenos; los adyuvantes que potencian la respuesta inmunitaria; y las nanopartículas.
Vacunas de ADN
En el cáncer, las vacunas de ADN transportan instrucciones genéticas que permiten la producción de proteínas específicas de las células tumorales. Tras la vacunación, las células diana comienzan a producir estas proteínas en cantidades mucho mayores. Las proteínas inducidas por la vacuna (antígeno) son señales de peligro para el sistema inmunitario, que desencadenan un ataque inmunitario más eficaz y amplificado contra el tumor. Aunque el principio de las vacunas de ADN se ha confirmado en ensayos clínicos en humanos, para comercializar este enfoque de forma segura y eficaz es necesario lograr una administración selectiva de las vacunas de ADN a las células diana.
El poder de los anticuerpos
Para muchas enfermedades, pueden encontrarse anticuerpos eficaces en la sangre de los pacientes. Sin embargo, los niveles de concentración de estos anticuerpos suelen ser demasiado bajos para prevenir la enfermedad. Para ayudar al sistema inmunitario a producir más de estos anticuerpos, se necesita una señal de alarma (antígeno). Investigadores como el profesor William Schief, del Instituto de Investigación Scripps, están desarrollando métodos para identificar estos antígenos desconocidos. Visualizan los anticuerpos presentes en la sangre de pacientes infectados y utilizan la biología computacional para identificar las secuencias de antígenos que se unen de forma eficaz a estos anticuerpos. Este enfoque y otros similares abren estrategias de prevención para enfermedades infecciosas no resueltas, como el VIH, la hepatitis C o la tuberculosis. El principal reto es que las moléculas de antígeno descubiertas son demasiado pequeñas para ser reconocidas por el sistema inmunitario y, por tanto, se necesitan portadores más grandes para presentar estos antígenos a las células inmunitarias.
Moléculas que potencian la inmunidad
Ahora entendemos que las células dendríticas regulan la intensidad de la respuesta del sistema inmunitario mediante proteínas específicas denominadas receptores tipo Toll (TLR). La estimulación de estos TLR puede potenciar drásticamente la respuesta inmunitaria. Los nuevos candidatos a vacunas contra el cáncer pueden utilizar el efecto potenciador de las moléculas dirigidas a los TLR y emplear otras estrategias de modulación inmunitaria para reforzar la respuesta inmunitaria frente al cáncer. Sin embargo, estas potentes moléculas potenciadoras de la inmunidad pueden tener efectos secundarios graves, sobre todo si su administración no se dirige directamente a las células dendríticas.
Vacunas de nanopartículas
Las vacunas de nanopartículas tienen el potencial de reunir todas las ventajas de las tecnologías analizadas hasta ahora. Su tamaño es similar al de patógenos de origen natural, como los virus, lo que facilita la absorción preferente por parte de las células dendríticas. Los nuevos métodos de fabricación, desarrollados en los laboratorios del profesor Robert Langer en el MIT, permiten diseñar la estructura superficial de la nanopartícula, su carga útil y sus características de liberación para inducir la respuesta inmunitaria deseada. Por ejemplo, nuevos antígenos pueden exponerse en la cubierta externa de la partícula y un adyuvante potenciador de la inmunidad puede encapsularse en su interior. Ambos componentes, antígeno y refuerzo, llegan a la célula inmunitaria al mismo tiempo e inducen una potente respuesta inmunitaria de anticuerpos. El desarrollador de vacunas e inmunoterapias también puede utilizar partículas para diseñar una vacuna «tolerogénica» que detenga los ataques inmunitarios erróneos. En este caso, una molécula que señaliza tolerancia se encapsula junto con un antígeno benigno, por ejemplo, un alérgeno. Las nanopartículas transportan las instrucciones tolerogénicas al interior de las células diana para que el sistema inmunitario deje de reaccionar en exceso frente al alérgeno, atenuando así eficazmente la alergia.
En experimentos clínicos y preclínicos, las vacunas de nanopartículas han demostrado su potencial para modelar las respuestas inmunitarias frente a los virus de la gripe, las bacterias neumocócicas, los antígenos relacionados con el cáncer, la nicotina, los ácaros del polvo doméstico y los antígenos que causan los síntomas de la esclerosis múltiple.
Las próximas décadas verán un cambio radical en nuestra forma de pensar sobre las vacunas. Se sumarán nuevas categorías de vacunas terapéuticas y tolerogénicas a las vacunas preventivas mejoradas. Juntas, aprovecharán de forma segura el poder, hasta ahora subestimado, de las propias defensas del organismo.
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Autor: Peter Keller es director de negocio de Selecta Biosciences, una empresa Technology Pioneer del Foro Económico Mundial
Imagen: Una enfermera prepara una inyección de la vacuna contra la gripe en el Hospital General de Massachusetts, en Boston (Massachusetts), el 10 de enero de 2013. REUTERS/Brian Snyder