Cómo son hechas las vacunas

Diseñar una vacuna puede pensarse como una forma de resolver un misterio. Portada de la novela de Nancy Drew, ilustrada por Rudy Nappi.

Las novelas de misterio pueden ser emocionantes. Hay rompecabezas por armar, pistas por descubrir, y a veces una carrera contra el tiempo para atrapar al villano antes de que algo terrible ocurra. En ocasiones los detectives quedan perplejos ante una pista y necesitan ayuda de otros expertos para resolver un problema particularmente difícil.

Diseñar una vacuna es similar a resolver un misterio. Cuando se trata de luchar contra un microbio peligroso, los científicos e investigadores los estudian y tratan de desarrollar una forma de entrenar al sistema inmunológico para combatirlo. De esta manera, sí el patógeno trata de invadir el cuerpo nuevamente, este ya sabrá cómo vencerlo. Sin embargo, para hacer una vacuna, se tienen que seguir muchos pasos para asegurarse que funcione y sea segura de usar. Durante este proceso, los científicos trabajan con otros expertos para asegurarse que la vacuna sea desarrollada correctamente y es minuciosamente probada antes de llegar al consultorio de un médico. Incluso cuando la vacuna es aprobada, el monitoreo de seguridad continúa.

Una vez que se tiene la muestra de un patógeno nuevo, el primer paso es compararlo con otros que ya se conocen. Puede estar relacionado con un patógeno con el que ya estamos familiarizados.

Sí un patógeno es nuevo y ha sido recién descubierto (cómo el virus que causa el COVID-19), o si ha existido por mucho tiempo, el primer paso es entender la biología de ese virus. Con virus que son muy estudiados, los investigadores pueden usar pistas de experimentos para entender cómo entran a nuestras células y así saber cómo luchar contra ellos. Sí un patógeno es nuevo, los científicos lo comparan en una base de datos con otros patógenos conocidos. Esto es como revisar las huellas digitales de un sospechoso en una base de datos policiaca. De esta manera, los científicos pueden decir sí un patógeno es una variación de algo que ya ha afectado a los humanos antes.

Sí un virus nuevo está estrechamente relacionado con otro conocido, es un inicio para entender cómo funciona. Sí el patógeno no ha sido identificado antes, los científicos hacen experimentos para aprender más de él. Una vez que se obtiene la información, los científicos pueden empezar a diseñar una vacuna para proteger a los humanos. 

Decidiendo que tipo de vacuna hacer

El primer paso para hacer una vacuna es decidir qué tipo usar. Existen muchos tipos diferentes, pero todas tienen el mismo objetivo: enseñarle al sistema inmunológico de una persona como luce un patógeno para que el cuerpo pueda preparar una defensa antes que el patógeno real llegue. Algunos de los tipos de vacunas que se pueden usar son los siguientes:

Vacunas vivas atenuadas:

Los virus vivos atenuados han sido modificados para volverlos débiles. Aquí se muestran virus modificados en sus superficies.

Este tipo de vacuna usa una versión debilitada (o atenuada) del patógeno que causa una respuesta inmune. Al estar debilitado, no enfermará a las personas sanas. En su lugar, permite al sistema inmune armar una defensa contra el patógeno. Las vacunas atenuadas le brindan a tu sistema inmunológico un entrenamiento más fuerte, así que usualmente solo necesitas vacunarte una vez (en lugar de necesitar refuerzos). Este tipo de vacuna es usada contra la viruela, varicela, sarampión, y la fiebre amarilla. Sin embargo, ya que el patógeno está vivo, algunos individuos con sistemas inmunológicos muy débiles no pueden recibir este tipo de vacunas, ya que no son lo suficientemente fuertes para luchar contra el patógeno atenuado. Así que estas personas deben recibir otro tipo de vacunas o dependen de la inmunidad de rebaño para mantenerse a salvo.

Vacunas inactivadas:

Las vacunas inactivadas están hechas de virus muertos o que ya no están activos.

Las vacunas inactivadas no contienen el patógeno vivo. En su lugar, los patógenos son cultivados en un laboratorio, y después son inactivados (o asesinados) por medio del calor o ciertos químicos.

A pesar de que el patógeno está muerto, volviéndolo no infeccioso, el sistema inmunológico aún tratará de luchar contra él. (El sistema inmunológico es muy selectivo acerca de lo que deja entrar al cuerpo). Una vez que el sistema inmune averigua cómo luchar contra el virus muerto, también sabrá cómo luchar contra el virus vivo. Sin embargo, ya que el patógeno está inactivo, muchas dosis (refuerzos) son necesarias para entrenar al cuerpo adecuadamente. Dos ejemplos de virus inactivos son la vacuna de la rabia y de la hepatitis A.

Vacunas con subunidades:

En una vacuna con subunidades, sólo una porción del patógeno es administrada al cuerpo. Usualmente, está porción es una proteína que es encontrada en la superficie del patógeno. Tal vez hayas escuchado la frase “No juzgues a un libro por su portada”, pero eso es exactamente lo que queremos que haga tu cuerpo.

Las vacunas con subunidades no utilizan a los gérmenes completos, en su lugar usan sus piezas. Las proteínas de la superficie de un virus son usadas para entrenar al cuerpo para que luche contra el virus entero.

Los investigadores usualmente utilizan las porciones exteriores del patógeno para entrenar al cuerpo a reconocerlo en caso de que el patógeno vivo infecte a una persona. Ya que este tipo de vacuna no tiene ningún patógeno vivo, múltiples dosis o refuerzos tal vez sean requeridos. Algunos ejemplos de vacunas con subunidades son el tétanos, hepatitis B, y virus del papiloma humano (VPH).

Una variación de las vacunas con subunidades son las “vacunas de polisacáridos”. Los polisacáridos son estructuras de azúcar encontradas en la parte externa de algunos patógenos. Ya que son desplegados en el exterior, pueden ser usados para identificar al patógeno. Las vacunas de polisacáridos están disponibles para Salmonella thyphi, enfermedad meningocócica, y neumococo.

Vacunas recombinantes:

Las vacunas recombinantes son hechas a través del ADN recombinante. El ADN, que se encuentra en todas las células vivas, contiene una gran cantidad de información sobre la célula incluyendo las instrucciones de cómo hacer sus proteínas. Los científicos pueden “recombinar” o tomar diferentes piezas del ADN y unirlas para hacer una nueva pieza de ADN. Este proceso se llama "ingeniería genética", ya que los científicos están diseñando o modificando los genes de un organismo en particular.

Los virus recombinantes contienen instrucciones en el ADN sobre cómo producir proteínas de gérmenes. Una vez en el cuerpo, tus células comienzan a hacer esas proteínas, y tu cuerpo aprende a luchar contra ellos.

Una forma de pensar en la ingeniería genética es como jugar con cubos LEGO®. Podemos tomar los cubos, construir un modelo, tomarlos y unirlos a otros para hacer un modelo completamente nuevo. En una forma similar, los científicos usan técnicas especiales para cortar diferentes partes del ADN y combinarlas para crear nuevas piezas que contienen las instrucciones para construir una vacuna. En el diseño de vacunas, los científicos usan frecuentemente ingeniería genética para diseñarlas y producirlas. La vacuna del VPH es un ejemplo excelente de una vacuna recombinante.

Un tipo particular de vacuna recombinante es una vacuna de ADN en la que las instrucciones para producir una parte del patógeno se entregan a una persona con el mismo ADN. En este tipo de vacuna, el cuerpo de una persona hace piezas pequeñas del patógeno. Entonces, el sistema inmunológico puede estudiarlo y así estar preparado en caso de encontrar al patógeno real.

Vacuna toxoide:

Una vacuna toxoide no contiene el patógeno en sí (en este caso, usualmente bacterias). En su lugar, contiene las toxinas creadas por el patógeno.

Este tipo de vacuna no contiene el patógeno en sí. En cambio, dirige la respuesta inmune hacia una toxina que el patógeno produce. Ciertos tipos de bacterias y otros gérmenes crean productos tóxicos que pueden ser mortales. Al reconocer estas toxinas, el sistema inmunológico puede mantener al cuerpo a salvo de sus efectos peligrosos. Algunos ejemplos de toxinas producidas por patógenos son el tétanos y la difteria. Las vacunas para estas toxinas han salvado millones de vidas. De hecho, las muertes por tétanos han disminuido más del 99% en los Estados Unidos desde 1947. En la década de 1930, la difteria era la causa número uno de muerte en niños en algunos países como Inglaterra.

https://www.vaccines.gov/basics/types

https://www.historyofvaccines.org/content/articles/different-types-vaccines

https://www.niaid.nih.gov/research/vaccine-types

https://www.cdc.gov/vaccines/pubs/pinkbook/downloads/prinvac.pdf

https://www.historyofvaccines.org/timeline/diphtheria