La FAPESP apoya el desarrollo de nueve vacunas contra el COVID-19

Aparte de la CoronaVac, que ya se produce a gran escala, se están probando dos agentes inmunizantes en el Instituto Butantan. Cuatro proyectos se llevan adelante en la Universidad de São Paulo, y otros dos en startups que cuentan con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora de la Fundación

Por Elton Alisson y Karina Toledo  |  Agência FAPESP – Aparte de apoyar los ensayos clínicos de fase III de la vacuna CoronaVac en el Instituto Butantan, la FAPESP financia otros ocho proyectos de investigación en el estado de São Paulo, en Brasil, orientados hacia el desarrollo de vacunas contra el COVID-19.

Algunas de esas fórmulas se encuentran actualmente en fase de pruebas en animales, con perspectivas de que comiencen los ensayos clínicos el próximo año. Cuatro proyectos están en desarrollo en la Universidad de São Paulo (USP), dos en el Instituto Butantan y otros dos en startups que cuentan con el apoyo del Programa FAPESP de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE). 

En el Instituto del Corazón (InCor) de la Facultad de Medicina de la USP (FM-USP), el equipo coordinado por Jorge Elias Kalil Filho desarrolla una vacuna de ADN en espray nasal que combina una parte de la proteína spike –la que el SARS-CoV-2 utiliza para conectarse con el receptor de las células humanas y viabilizar la infección– con epítopos T (antígenos virales que el sistema inmunitario reconoce). El objetivo es inducir al mismo tiempo una respuesta de anticuerpos neutralizantes y una fuerte inmunidad celular, incluso de linfocitos T CD8+ citotóxicos, que eliminan células infectadas, y linfocitos T CD4+, que ayudan en la producción de anticuerpos y en las respuestas citotóxicas.

La proteína conformada por la mezcla de esos dos componentes se elaborará en las células mediante la aplicación de la tecnología de ADN recombinante y se la transportará en nanopartículas que se adhieren a la mucosa nasal para desencadenar una reposta inmune e impedir que el virus se propague por todo el tracto respiratorio.

En contacto con la mucosa nasal, la nueva proteína inducirá la producción de una gran cantidad de anticuerpos específicos como la inmunoglobulina A (IgA) secretora, y estimulará a las células T en el tracto respiratorio.

De acuerdo con Kalil Filho, coordinador del proyecto intitulado “Mapeo de epítopos del virus SARS-CoV-2 para linfocitos T y del receptor de la proteína spike para linfocitos B”, algunas de las ventajas de la nueva vacuna con relación a las de primera generación residen en que, por tener blancos moleculares orientados, esta inducirá una respuesta inmune más fuerte, aparte de ser estable a temperatura ambiente.

“Aún no se sabe si las vacunas disponibles evitan la infección nasal. Por eso optamos por desarrollar una fórmula que puede aplicarse por esta vía, para fortalecer la mucosa del sistema respiratorio y no dejar que el virus prolifere”, le explica Kalil Filho a Agência FAPESP.

Para definir los blancos moleculares de la nueva vacuna, los científicos estudiaron la respuesta inmunológica de 200 personas que se enfermaron en razón de la infección provocada por el nuevo coronavirus. Con base en estos análisis, desarrollaron distintas composiciones del inmunizante probadas anteriormente en ratones para definir el mejor antígeno, la fórmula y la nanopartícula. “Ya tenemos lo que denominamos un prototipo vacunal”, afirma Kalil Filho.

Los investigadores están trabajando ahora en la obtención de un linaje celular que permita producir la nueva proteína a gran escala para su industrialización. Se espera comenzar los ensayos en humanos en 2022.

La vacuna podrá aplicarse como una dosis de refuerzo de los inmunizantes existentes actualmente, toda vez que cuando sea lanzada, la mayor parte de la población ya estará vacunada. “Podría utilizársela para inducir una respuesta local muy fuerte y para actuar como un refuerzo de la memoria inmunitaria”, dice Kalil Filho.

Otra idea es combinarla con una vacuna intranasal bivalente utilizando el virus de la gripe para expresar la proteína spike del SARS-CoV-2. El desarrollo de esta estrategia está a cargo de investigadores de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto de la USP, bajo el liderazgo del investigador Ricardo Tostes Gazzinelli. 

“La ventaja de combinar ambas vacunas consiste en aumentar la respuesta inmune”, afirma Kalil Filho.

Genética reversa

Tostes Gazzinelli es el responsable del proyecto intitulado “Una vacuna intranasal bivalente que utiliza el influenzavirus con la expresión de la proteína S (spike) del SARS-CoV-2. Los mecanismos de protección y lesión pulmonar”. 

El desafío consiste en desarrollar una vacuna de ADN basada en la genética reversa del influenzavirus, en el cual se reemplaza un gen esencial para la salida de este virus causante de la gripe de la célula hospedante por un gen que codifica un segmento de la proteína spike, el RDB (el dominio de unión al receptor, por sus siglas en inglés, la punta de la molécula que se conecta con la célula hospedante).

El virus no replicante generado actúa infectando a las células de la mucosa nasal, con la expresión de las proteínas del propio influenzavirus y de la proteína spike y sin salir de su interior. De esta forma, induce la respuesta inmune y no causa la enfermedad.

En una primera etapa, los investigadores generaron mediante genética reversa el virus de la gripe expresando RBD y lo administraron por vía nasal en ratones. Los resultados de las pruebas de inmunogenicidad indicaron que los virus indujeron la producción de anticuerpos anti-RBD en el lavado broncoalveolar (LBA) y en el suero de los animales inmunizados, como así también una fuerte respuesta de linfocitos T específicos.

Con todo, la respuesta de inducción de producción de anticuerpos aún no es satisfactoria. “Estamos intentando mejorar la fórmula para que la vacuna induzca un mayor nivel de anticuerpos”, le dice Tostes Gazzinelli a Agência FAPESP.

Tras la conclusión de esta etapa, los investigadores pretenden realizar nuevas pruebas en animales inmunizados, a los que se desafiará con el SARS-CoV-2. Se espera empezar los ensayos clínicos en 2022.

Además de la inoculación de la vacuna por vía intranasal, también se ha puesto a prueba su aplicación en forma inyectable (intramuscular).

De acuerdo con Tostes Gazzinelli, la técnica de genética reversa utilizada permite cambiar la hemaglutinina, el blanco principal de los anticuerpos contra el influenzavirus. De esta manera, el inmunizante podrá ser bivalente, al dotar de protección tanto contra el COVID-19 como contra la gripe estacional.

Otra ventaja, según el científico, consiste en evitar el llamado prime boost homólogo, un problema caracterizado por la disminución de la eficacia de la segunda dosis de la vacuna, tal como sucede normalmente con los inmunizantes que emplean adenovirus como vectores, provocado por el desarrollo de anticuerpos contra el vector viral.

“En el caso de las vacunas contra el COVID-19 que emplean adenovirus como vectores, como la Sputnik, este problema se supera con el cambio del adenovirus en la segunda dosis. En tanto, en el caso de la vacuna que estamos desarrollando, esto se soluciona al cambiar la hemaglutinina de un año a otro, así el inmunizante termina funcionando como si tuviese dos virus distintos”, explica Tostes Gazzinelli.

La posibilidad de aplicarla como refuerzo de la vacuna en desarrollo a cargo del grupo del profesor Kalil Filho, en el InCor, también permitiría evitar este problema, según afirma el investigador. “Cuando ambas estén funcionando, las probaremos juntas y separadas para cerciorarnos acerca de cuál es la mejor estrategia de aplicación”, comenta.

Con partículas similares virus

El proyecto de investigación encabezado por Gustavo Cabral de Miranda en el Instituto de Ciencias Biomédicas (ICB) de la USP, apunta desarrollar un agente inmunizante mediante el empleo de partículas similares a virus (VLP, por sus siglas en inglés).

Estas partículas poseen características análogas a las de los péptidos y las proteínas víricas, como la spike, que es la que emplea el nuevo coronavirus para unirse a un receptor de las células humanas e infectarlas. Por eso el sistema inmunitario las reconoce fácilmente. Pero carecen del material genético del patógeno, lo que las vuelve seguras para el desarrollo de vacunas.

Con el fin de permitir que el sistema inmunológico reconozca a las VLP y que genere una respuesta contra el coronavirus, dichas partículas se inoculan junto con antígenos, sustancias que estimulan al sistema a producir anticuerpos. De este modo, es posible unir las características de adyuvante de las VLP con la especificidad de los antígenos. Asimismo, al ser componentes biológicos naturales y seguros, las VLP se degradan fácilmente, explica Cabral de Miranda.

“Con esta estrategia es posible orientar al sistema inmunitario para que reconozca a las VLP conjugadas con antígenos como una amenaza y dispare la respuesta inmune de manera eficaz y segura”, afirma el investigador.

El grupo desarrolló distintas fórmulas de vacunas, que ya se han probado en animales. Una de ellas, basada en el segmento RDB de la proteína spike, mostró capacidad para inducir una respuesta inmune y neutralizar al virus.

“Los resultados de las pruebas en animales indicaron que esta fórmula puede neutralizar al virus con dos dosis. Durante los próximos dos meses pretendemos mejorarla apuntando a obtener los mismos resultados con una sola dosis”, le comenta Cabral de Miranda a Agência FAPESP.

La próxima etapa consistirá en el desarrollo de un linaje celular que haga posible la producción de la proteína a gran escala. Se espera poner en marcha los ensayos en humanos en 2022.

De acuerdo con el investigador, algunas de las ventajas de esta tecnología con relación a las demás vacunas residen en que, en razón de su plasticidad, puede utilizársela fácilmente para el desarrollo de vacunas contra otros virus, tales como el del Zika, el del chikunguña y el del dengue.

La modificación genética de proteínas

El otro proyecto en marcha en el ICB-USP, intitulado “Desarrollo de nanovacunas SAPN contra SARS-CoV-2 mediante la utilización de los antígenos estructurales S y N”, se lleva adelante en el marco del posdoctorado de Mariana Favaro. El investigador responsable de dicho trabajo es Luis Carlos de Souza Ferreira. 

“Nuestro trabajo consiste en modificar genéticamente proteínas del virus para que adquieran la capacidad de autoorganizarse en una nanopartícula con una estructura tridimensional mucho más parecida a la morfología de los virus y, por ende, con capacidad para interactuar mejor con el sistema inmunitario”, comenta Favaro. Esta estrategia mimetiza ciertas características del virus, tales como su tamaño y la presentación repetida de antígenos, que son naturalmente reconocidas por el sistema inmunológico como señales de patógenos y que activan la respuesta inmune.

Los científicos ya habían empleado esta estrategia en investigaciones orientadas hacia el desarrollo de una vacuna contra el virus del Zika. “Observamos un gran incremento de la respuesta mediada por anticuerpos. Cabe remarcar que existen estrategias parecidas, como las de VLP, que ya se utilizan comercialmente contra la hepatitis B y el VPH. La diferencia principal reside en que en las VLP se utilizan secuencias ya existentes en la naturaleza que poseen la capacidad natural de autoestructurarse, mientras que nosotros utilizamos secuencias sintéticas desarrolladas a tal fin”, compara.

Favaro destaca que las vacunas con capacidad de autoestructurarse en nanopartículas constituyen un avance, fundamentalmente con relación a las vacunas de subunidades, que contienen únicamente proteínas específicas de patógenos. “Las vacunas de subunidades constituyen una alternativa sumamente segura pues no utilizan virus enteros, lo cual facilita su producción, pero pueden tener una menor eficiencia. Esta dificultad puede combatirse precisamente mediante el empleo de adyuvantes y nanopartículas que, como ventaja adicional, no requieren estructuras complejas de producción o laboratorios de alta seguridad, por eso pueden producirse en Brasil sin grandes obstáculos.”

En este momento, esta investigación se encuentra en la etapa de pruebas preclínicas. “Desarrollamos fórmulas basadas en distintas proteínas del virus y algunas de ellas ya han sido caracterizadas y evaluadas en ratones, en lo concerniente a su capacidad para inducir una respuesta inmunológica. Para otras fórmulas, sobre todo aquellas basadas en la proteína spike del SARS-CoV-2, hemos afrontado algunos obstáculos en la producción y estamos adaptando el sistema de expresión con miras a mejorar la calidad de los anticuerpos inducidos”, dice Favaro.

Una plataforma adaptable a las nuevas variantes

En el Instituto Butantan, aparte de la vacuna CoronaVac, se encuentran en curso otros proyectos. El primero está encabezado por la investigadora Soraia Attie Calil Jorge y su objetivo es desarrollar una plataforma destinada a la producción de VLP del SARS-CoV-2.

Según la investigadora, la principal ventaja de este tipo de tecnología reside en que evita el manipuleo del propio virus, lo que en el caso del SARS-CoV-2 requiere contar con una estructura de laboratorio de alto nivel de bioseguridad disponible en escasos centros de investigación de Brasil. Otra ventaja consiste en el hecho de que las VLP le presentan el antígeno al sistema inmunitario de una forma muy parecida a la que lo hace el virus, lo cual estimula tanto la respuesta inmune humoral como la respuesta inmune celular. “Asimismo, se trata de un sistema donde se puede modificar la VLP rápidamente, cosa que es bastante ventajosa en el caso de que surjan variantes capaces de esquivar la protección que otorgan las actuales vacunas.”

El grupo encabezado por Calil Jorge ya “construyó” los vectores y cuenta con los genes estructurales del SARS-CoV-2 insertados en el genoma del baculovirus (que funciona como un servicio de transporte de los genes hacia el interior de las células, donde se producirán las VLP).

“Estamos iniciando la producción de las VLP en las células y tan pronto como estén caracterizadas se las probará en animales. Contamos con VLP para el virus de la rabia, el del Zika, el de Mayaro y el del chikunguña elaboradas con esa tecnología en nuestro laboratorio, y confiamos en que pronto lo lograremos también con las VLP del SARS-CoV-2”. Se estima que pasará al menos un año hasta que se obtenga la aprobación para realizar los ensayos en humanos.

La inducción de la repuesta inmune

El segundo proyecto del Instituto Butantan está coordinado por Luciana Cezar de Cerqueira Leite y combina dos  tecnologías: la de vesículas de membrana exterior bacteriana, que son nanopartículas que imitan una infección, activando eficientemente el sistema inmunológico, acopladas a las proteínas del SARS-CoV-2. El objetivo es inducir una respuesta inmune amplia, de anticuerpos y celular.

“Ratones inmunizados con esa vacuna produjeron una cantidad cien veces mayor de anticuerpos y una respuesta mediada por células, ambas importantes en la protección contra el virus”, afirma.

El grupo de científicos se encuentra ahora abocado a la fase de producción del inmunizante. “Contamos con las nanopartículas y estamos purificando las proteínas para acoplarlas. Luego se inmunizará a los ratones para verificar la capacidad de producción de anticuerpos neutralizantes y de protección. Esperamos empezar esas pruebas en el segundo semestre. Si los resultados se muestran prometedores, deberemos iniciar la producción con buenas prácticas de fabricación a los efectos de obtener la aprobación de Anvisa [la Agencia Nacional de Vigilancia Sanitaria] para concretar los ensayos clínicos.”

La producción de citoquinas

El séptimo proyecto de desarrollo de vacunas contra el COVID-19 se lleva adelante en Imunotera Soluções Terapêuticas –una spin off de la USP con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE) de la FAPESP–, bajo la coordinación de Luana Raposo de Melo Moraes Aps. 

Este proyecto prevé el desarrollo de una vacuna de ADN con capacidad para inducir respuestas inmunológicas celulares contra el SARS-CoV-2 adecuadas a la genética de la población brasileña.

Dicha estrategia se basa en el diseño de secuencias blanco que incluyen a los epítopos del nuevo coronavirus (la menor parte del antígeno capaz de generar respuesta inmune) más reconocidos por los linfocitos T, que dotan de inmunidad celular contra el SARS-CoV-2, al efectuar respuestas antivirales mediante la producción de citoquinas o la eliminación de células infectadas.

Los investigadores adaptaron una tecnología de generación de linfocitos T que se emplea para desarrollar −también con el apoyo del PIPE-FAPESP− una vacuna de ADN y una proteína recombinante purificada con capacidad para orientar y activar el sistema inmunológico, que mostraron eficacia para combatir el cáncer de cuello de útero inducido por el VPH. Este inmunoterapéutico en forma de proteína recombinante purificada se puso a prueba con pacientes con lesiones precancerígenas provocadas por el VPH y atendidas en el Hospital de Clínicas de la FM-USP, con buenos resultados.

Para desarrollar la vacuna contra el COVID-19, se seleccionaron inicialmente las secuencias de antígenos leucocitarios humanos (HLA, por sus siglas en inglés) –un grupo especial de proteínas situadas en la superficie de casi todas las células del cuerpo humano– más frecuentes en la población brasileña, para identificar los epítopos reconocidos más fácilmente por los linfocitos T, especialmente los CD8+.

“Nos enfocamos inicialmente en la población brasileña, pues cuando remitimos proyecto, aún no se encontraba disponible en Brasil ninguna vacuna contra el COVID-19. Pero esta vacuna podrá aplicarse a cualquier población, toda vez que los HLA que seleccionamos son frecuentes en otras poblaciones, como la estadounidense”, le dice Agência FAPESP Raposo de Melo Moraes Aps, una de las fundadoras de Imunotera.

Según la investigadora, una de las ventajas de que la vacuna se base en el perfil genético poblacional reside en que la respuesta inmune está mejor orientada, lo que incrementa las posibilidades de que el inmunizante funcione.

La vacuna ya se ha probado en ratones, a los cuales se les aplicaron dos dosis, y la respuesta inmunológica se evaluó dos semanas después de la aplicación de la segunda dosis. Los resultados de esta prueba de concepto de inmunogenicidad de la vacuna fueron satisfactorios.

Los investigadores pretenden ahora realizar pruebas en animales infectados con el SARS-CoV-2, con la mira puesta en comenzar los ensayos en humanos en 2022.

Según la investigadora, una de las principales ventajas de esta nueva vacuna con relación a las de primera generación consiste en que cuenta con potencial para neutralizar a las variantes del SARS-CoV-2, toda vez que las mutaciones del nuevo coronavirus aparecen en la proteína spike, que no es el blanco del agente inmunizante en desarrollo.

“Esto habrá que confirmarlo mediante análisis genéticos. Pero la fórmula vacunal que estamos desarrollando posee potencial como para superar las limitaciones de las vacunas actuales y funcionar para todas las variantes, con capacidad para inducir una fuerte respuesta celular en la población brasileña”, estima Raposo de Melo Moraes Aps.

Otra ventaja de la vacuna, que será inyectable y se aplicará en dos dosis, es su estabilidad a temperatura ambiente.

Aparte de la vacuna de ADN contra el COVID-19, la empresa está desarrollando un inmunizante a base de ARN que, de acuerdo con Raposo de Melo Moraes Aps, también se mostró prometedor.

Una vacuna oral

Otro proyecto desarrollado en el ámbito del PIPE es el de la empresa Invent Biotecnologia, de la localidad paulista de Ribeirão Preto, que tiene a Marcel Montels Trevisani como investigador principal.

La empresa emplea una plataforma vacunal basada en una bacteria viva atenuada, que coloniza durante un corto lapso de tiempo los órganos linfoides asociados al intestino, aparte de órganos linfoides secundarios de animales. “Este vector vacunal está modificado genéticamente y carga con él genes que inducen la expresión de proteínas del SARS-CoV-2. Si este plan sale bien, ese conjunto estimulará una respuesta inmune celular y humoral contra el SARS-CoV-2, e impedirá el desarrollo del COVID-19”, resume Montels Trevisani.

Como se trata de un vector basado en una bacteria viva, esta fase inicial de la investigación depende únicamente de un fermentador para hacer crecer a la bacteria con miras a ganar en escala de producción. Esta metodología es conocida y está probada. “Esta plataforma ya se utilizó para la prevención de una neumonía equina causada por Rhodococcus equi, con depósitos de patente en Brasil y en el exterior”, explica.

En el caso de la neumonía equina, todos los test y protocolos elaborados en el transcurso del tiempo de investigación demostraron que el vector fue capaz de colonizar los órganos linfoides asociados al intestino, aparte de otros órganos linfoides secundarios, durante un período de tiempo suficiente como para que se produzca la maduración y la selección de clones altamente capacitados para el control de la infección provocada por el R. equi.

Asimismo, los investigadores notaron una gran producción de IgA (la inmunoglobulina responsable de la protección de mucosas) e IgG (una inmunoglobulina importante y de gran dispersión para la opsonización y la neutralización de agentes infecciosos), junto con una fuerte respuesta inmune celular capaz de llevar a la muerte celular a las células infectadas. “Con base en estas experiencias obtenidas previamente, esperamos que suceda lo mismo en la prevención contra el SARS-CoV-2”, explica Montels Trevisani.

“Estamos llevando adelante el período de construcción de la plataforma vacunal y de evaluación de la expresión. El cronograma prevé el comienzo de los experimentos con animales en agosto de 2021. Sin embargo, con la experiencia adquirida utilizando la plataforma para R. equi, pudimos observar una fuerte respuesta inmune humoral, de mucosa y celular, a la que la comunidad científica del área consideró como una de las propuestas vacunales top five para la enfermedad”, afirma.

“La principal ventaja en el uso de esta tecnología es su aplicabilidad”, sostiene Montels Trevisani. “Este vector posee la ventaja de su administración por vía oral sin necesidad de utilizar jeringas o agujas, o de contar con un profesional especializado para aplicarla. Hará posible alcanzar una escala de vacunación mucho más amplia si se la compara con la inmunización intramuscular. Asimismo, por el hecho de ser una bacteria viva, podemos hacer uso de una fórmula liofilizada para su aplicación en lugares remotos de Brasil y en el mundo, sin necesidad de contar con una cadena de frío en su transporte.”

El equipo aún no cuenta con planes para la realización de los ensayos clínicos. “Todo dependerá de los resultados que se obtengan en las pruebas de evaluación de eficacia y seguridad que se realizarán en animales de experimentos”, dice Montels Trevisani.