INMUNIZACIÓN GENÉTICA Y VACUNAS COMESTIBES

INMUNIZACIÓN GENÉTICA Y VACUNAS
COMESTIBLES
José de Vicente González
María Jesús Oya Amate
El fundamento de la inmunización con el ADN se basa en que se trata con
un vector muy sencillo que se puede inocular intramuscularmente en distintos
lugares o se puede tomar por vía oral microencapsulado. Es un vector muy
fácil de producir, económico, con el que se consigue una respuesta celular
tipo TH1 y TH2. Presentan, por tanto, más facilidad de producción y se
trabaja más fácilmente con el ADN que con los organismos o proteínas
presentes en las vacunas tradicionales. Incluso, tenemos que decir que el
ADN es una molécula muy estable. Podemos aseverar, incluso, que existe la
posibilidad de transferir material genético extraño de una célula a otra por
transducción de un vector mediador.
No obstante, presenta el inconveniente de que el ADN se puede integrar en
el cromosoma celular e inactivar genes importantes en la funcionalidad del
organismo. Hemos de tener en cuenta que las probabilidades de que esto
pueda ocurrir son menores del 1 por 100.000.
Estas vacunas representan un gran potencial, porque aportan el antígeno
preciso. En biomodelos animales pueden inducir a la protección contra un
amplio espectro de agentes patógenos, lo que posibilita grandemente unos
resultados altamente positivos.
Se trata de vacunas basadas en fragmentos de ADN que contienen genes
reguladores o el gen que codifica las proteínas de la envoltura de un virus,
por ejemplo.
Esta táctica inmunizadora podría ofrecer un medio sencillo para identificar
vacunas candidatas contra una gran variedad de patógenos humanos.
La inmunización genética implica la introducción de ADN codificador de
una proteína de un patógeno en células huéspedes. Consiste este tipo de
inmunización en observar el nacimiento de los antígenos dentro del mismo
organismo mediante la inyección de un plásmido que contiene el gen con la
información antigénica. Esta técnica se ha revelado como muy prometedora
en varios modelos de enfermedad. Según el Dr. David Martín, “esto tiene la
ventaja de tratarse de un antígeno naciente, con todas las propiedades de
una proteína nueva y, por el momento, en ocho años de experimentación
clínica, ha demostrado su seguridad y eficacia”.
La vacunación genética aporta una fuente de inmunización estable y de larga
duración para vacunas de naturaleza proteica, presentando una gran similitud
a lo que sucede con una infección viral.
Esta nueva vía de desarrollo de vacunas, la inmunización por biblioteca
genética, se basa en el hecho de que todos los antígenos de un patógeno
están codificados en su ADN. Se usa la biblioteca genética de expresión de
ADN de un patógeno para inmunizar el huésped, produciendo los mismos
efectos que presenta el antígeno de una vacuna viva, sin conllevar el riesgo
de infección que esta puede presentar. La investigaciones llevadas a cabo con
bibliotecas parciales de expresión genética han tenido como resultado la
protección total contra el patógeno.
Este tipo de vacunas presentan una serie de ventajas. Son de fácil
producción, presentan una expresión prolongada del antígeno, estimulan
continuamente al sistema inmune, producen respuestas inmunitarias
cualitativamente diferentes y ofrecen la oportunidad de manipular la
antigenicidad de la proteína ADN inmunológico.
E. M. Scolmick y colaboradores han conseguido administrar a un grupo de
personas una vacuna de la hepatitis de ADN recombinante. La vacuna esta
formulada con el antígeno de superficie de la hepatitis B -HBsAg- producida
por una cepa recombinante de la levadura Saccharomyces cerevisiae. Las
personas vacunadas presentaron en un principio, en un porcentaje de un
40%, anticuerpos HBsAg ; y al cabo de un tiempo superior, un 80%, eran
positivos a los anticuerpos. Siendo el anticuerpo formado predominatemente
específicopara el determinante HBsAg. Se trata del primer caso del uso de
una vacuna preparada con la técnica del ADN recombinante utilizada en
personas.
El futuro en este campo se presenta prometedor y revolucionario
consiguiéndose no sólo prevenir un elevado número de enfermedades
infecciosas de una manera muy segura, sino actuando como agentes
terapéuticos contra el cáncer y determinadas enfermedades autoinmunes.
 Vacunas comestibles.
Estamos, prácticamente, inaugurando una nueva era en la campo de la
inmunología, al haberse demostrado por primera vez que una vacuna
comestible puede desencadenar una respuesta inmune en los humanos.
Según señala el Dr. Julio Salinas, del Departamento de Mejora Genética y
Biotecnología del Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias de Madrid , en
España, “la clave está en aprovechar las nuevas técnicas de ingeniería
genética para introducir en las plantas el gen que codifica un antígeno
determinado, de tal manera que los vegetales lo produzcan y éste provoque
una respuesta inmune capaz de proteger frente al agente infeccioso ”. La
planta actua como un simple sustrato y lo ideal es que se utilice en la
alimentación humana, es decir, que sean comestibles.
Se está llevando a cabo aplicando la biotecnología al campo de los alimentos
transgénicos, la obtención de vacunas comestibles contra microorganismos
como el virus de la hepatitis B y el Escherichia coli.
Estas vacunas presentan una serie de ventajas respecto a las tradicionales:
provocan menos estrés y son más seguras que las inyectables, no requieren
refrigeración y presentan una fuerte inmunidad contra los microorganismos
infecciosos; lo que se ha demostrado en ratones alimentados con maíz
transgénico con la subunidad Lt-B del Escherichia coli desarrollando una
fuerte respuesta inmunológica.
Estamos, prácticamente, inaugurando una nueva era en la campo de la
inmunología, al haberse demostrado por primera vez que una vacuna
comestible puede desencadenar una respuesta inmune en los humanos.
Según señala el Dr. Julio Salinas, “la clave está en aprovechar las nuevas
técnicas de ingeniería genética para introducir en las plantas el gen que
codifica un antígeno determinado, de tal manera que los vegetales lo
produzcan y éste provoque una respuesta inmune capaz de proteger frente al
agente infeccioso”. La planta actua como un simple sustrato y lo ideal es que
se utilice en la alimentación humana, es decir, que sean comestibles.
La técnica consiste en utilizar plantas transgénicas que sinteticen antígenos
que puedan ser utilizados como profilacticos frente a determinadas
enfermedades; en especial, las relacionadas con el aparato digestivo. Para el
tratamiento preventivo de las mismas no existen en la práctica vacunas que
desarrollen la inmunidad en las propias mucosas y aún ha sido más difícil
conseguirlo suministrando el antígeno por vía oral. Lo más primordial en este
caso consiste en conocer detalladamente el antígeno que confiere la
inmunidad frente a estas patologías.
En el siglo XXI las vacunas contra enfermedades humanas como el cólera, la
enterocolitis bacteriana, rabia, hepatitis B, E. coli LT-B, algunos
citomgalovirus, el virs de Norwalk o, incluso, el SIDA no sólo podrán
administrarse oralmente, sino que su coste será más económico y llegarán a
formar parte de la dieta alimenticia de las personas. También serán aplicadas
en patologías animales, como la fiebre aftosa y la enfermedad hemorrágica
del conejo. Este tipo de vacunas se fundamenta en recientes experimentos
que han demostrado que las plantas y sus virus, al sufrir ciertas
modificaciones genéticas, pueden convertirse en verdaderas fábricas de
vacunas contra patologías infecciosas humanas. La base de esta investigación
se fundamenta en los resultados obtenidos al administrar en la dieta plantas
transgénicas de tabaco y patata a un grupo de ratones, lográndose su
inmunización contra una infección intestinal de origen bacteriano. Las
infecciones entéricas son actualmente una de las primeras causas de la
mortalidad infantil en países poco desarrollados.
La combinación de la tecnología biosanitaria y la ingeniería genética de
las plantas ha comenzado recientemente a dar frutos impensables. Los
resultados más sorprendentes se conocieron cuando el investigador Charles
Arntzen demostró la viabilidad de las “vacunas comestibles”. Plantas
transgénicas con proteínas ajenas capaces de inmunizar al hombre contra
diversas enfermedades.
Los científicos insertaron en las plantas dos genes que expresan una
subunidad proteínica de la enterotoxína LT-B de la bacteria “Escherichia
coli”, responsable de una peligrosa infección entérica similar a la
producida por el agente del cólera al colonizar el intestino.
Posteriormente, el profesor Arntzen y su equipo administraron un extracto
soluble de hojas de tabaco a un grupo de ratones por vía digestiva y a otro
grupo de roedores también se le administró en su dieta, por idéntica vía, una
pequeña cantidad de planta de patata, ambas modificadas genéticamente. En
ambos casos, el antígeno administrado activó la producción de anticuerpos
contra la enterotoxina de la “Escherichia coli”.
Esta experiencia presentó complicados obstáculos. Así, por ejemplo, el equipo
del profesor Amtzen utilizó una proteína potentemente inductora de la
respuesta inmune; sin embargo, existen otras cuya respuesta no es tan
satisfactoria cuando se administran por vía oral. Es decir, provocan una débil
activación del sistema inmune e, incluso, puede ocurrir que otros compuestos
de las plantas transgénicas dificulten la inmunogenicidad de la proteína base
de la vacuna. Por tanto, hay que tener presente que para conseguir la
inmunización oral se requieren, en ocasiones, una gran cantidad de antígeno
o disponer de un antígeno que provoque una respuesta muy fuerte.
Ocurre, también, que las patatas transgénicas deben cocinarse para que
puedan comerse. Este proceso inevitable puede causar desnaturalización de
la proteína antigénica reduciendo o eliminando su efecto. Para paliar esta
dificultad el equipo científico utilizó frutas para vehicular las vacunas e
introdujo el gen extraño en plátanos, que se expresó con naturalidad.
Frente al modelo de vacunación activa del profesor Amtzen y sus
colaboradores, el equipo dirigido por el Dr. Julián Ma, del Hospital de
Guys de Londres, ha apostado por el sistema de vacunación pasiva,
mediante la inclusión de anticuerpos fabricados fuera del organismo.
El Prof. Parra y su equipo de la cátedra de Bioquímica y Biología Molecular
de la Universida de Oviedo, han diseñado una vacuna por mediación de una
planta transgénica dotada en su composición de la proteína VP60, que es un
antígeno protector frente a la enfermedad hemorrágica del conejo, cuyo
agente patógeno guarda una gran similitus con el virus de Norwalk. Se trata
de un virus cuya simplicida es determinante, ya que su cubierta externa está
formada por una única proteína, VP60. Introduciendo uno o más genes en
una planta de patata, procedentes de otro organismo, estos se integrarían en
los cromosomas de ella, expresando posteriormente la información como
propia. Se trata de una vacuna subunitaria, porque al organismo receptor
solamente se le sumnistra una parte del patógeno, eliminándose del mismo
los elementos genéticos más virulentos. Para conseguir este tipo de vacuna
se emplea como vector el agrobacterium, que va a ser el vehículo que va a
permitir el traslado de los genes hasta el interior de la planta, de modo que la
región del ADNt del plásmido se inseta en el genoma vegetal. El antígeno
VP60 se puede suministrar indistintamente por vía oral o parenteral, pero el
primer caso resulta más positivo porque estimula más eficazmente la
inmunidad de las mucosas.
Este descubrimiento tiene una enorme importancia cuando se trata de
prevenir patologías gastrointestinales, como la producida por el virua de
Norwalk, así como otras patologias que destruyen el epitelio intestinal.
Los resultados del primer ensayo clínico, en fase I, con una vacuna
comestible realizado en EE. UU. indican que la inmunización contra diversas
enfermedades infecciosas, como las entéricas o la hepatitis, será posible
consumiendo vegetales manipulados genéticamente. Estos estudios se han
llevado a cabo con patatas modificadas que tenían incorporada un segmento
de la toxina secretada por la bacteria Escherichia coli, causante de graves
diarreas. El objetivo de estas primeras pruebas era comprobar la seguridad de
esta novedosa estrategia terapéutica en humanos. Las investigaciones no
detectaron efectos secundarios significativos en las personas y las patatas
fueron bien toleradas. Los resultados de los análisis en sangre y heces, antes
y después del consumo de esta vacuna comestible, evidenciaron un
considerable incremento de anticuerpos contra la bacteria Escherichia coli en
la sangre e, incluso, en el intestino.
Las patatas fueron desarrolladas por Charles Arntzen, del Instituto Boyce
Thompson para la Investigación Botánica, afiliado a la Universidad de
Cornell, y Hugh S. Mason, del NIAID; a través de un proceso de
implantación transgénica, mediante el cual se realizó una transferencia de un
gen de una especie a otra. En este caso se ha tratado de un antígeno
bacteriano, la proteína que estimula la producción de anticuerpos protectores,
que fue insertado en células de tubérculos de patata.
Se están llevando a cabo investigaciones, trabajando con maíz, para producir
proteínas que puedan resultar útiles como vacunas. El maíz ofrece un
resultado ideal para cumplir esta función porque produce gran cantidad de
proteínas adecuadamente concentradas y procesadas.
Se trata de un hito en el camino que conduce hacia la creación de vacunas
baratas que puedan ser utilizadas para inmunizar personas del Tercer
Mundo, donde el alto coste, el transporte y la necesidad de refrigeración
para determinadas vacunas pueden frustrar programas efectivos de
vacunación. La patata, en este caso, es únicamente el prototipo para
desarrollar vacunas insertadas en alimentos. No obstante, los expertos están
intentando lo mismo en tomates y plátanos, por tratarse estos últimos de
alimentos más atractivos para los niños.
Entre los próximos objetivos figuran los virus Norwalk, causante de un tipo
común de diarrea, y el virus de la hepatitis.
Estos estudios han demostrado la viabilidad de las vacunas comestibles, pero
todavía harán falta dos fases más de ensayos clínicos en humanos para
conocer los perfiles de eficacia y si la estrategia es rentable desde el punto de
vista económico.
La “diarrea del viajero” es una patología frecuente en el Tercer Mundo
causada por la infección por Escherichia coli presente en alimentos y aguas.
Esta enfermedad causa en el Tercer Mundo, según la OMS, unos tres
millones de muertos al año, sobre todo niños.
El biólogo William Langridge de la Universidad Loma Linda, California,
utilizando un gen que codifica una proteína B no dañina de la toxina del
cólera e incorporándolo, posteriormente, en el genoma de un tipo de patata,
ha conseguido la producción de una inmunidad específica contra la
enterotoxina del Vibrio cholerae en un grupo de ratones alimentados con
este tipo de tubérculos. Este componente antigénico se adhiere a las células
intestinales y estimula la producción de anticuerpos contra el vibrión colérico.
El equipo investigador observó que al someter al calor las patatas modificadas
genéticamente, en su cocción se alteró únicamente las propiedades
antigénicas de la mitad de las mismas aproximadamente. Se calcula que con
el consumo de cuatro patatas con estas características, al mes, se logrará la
protección eficaz contra el cólera.
Los resultados de un experimento de este tipo realizado con plantas
transgénicas, capaces de producir un anticuerpo que se podría añadir a pasta
dentífrica, ha servido para la protección contra la bacteria que deteriora la
dentición. Lo que intenta el profesor Ma y su equipo de colaboradores es
producir un tipo de inmunoglobulinas que son secretadas normalmente en las
mucosas de la boca y del tracto digestivo. El reto es complicado porque estos
anticuerpos están compuestos por cuatro cadenas proteínicas, una de las
cuales se genera durante la secreción. Para conseguir esta meta utilizaron
cuatro líneas independientes de plantas de tabaco y a cada una se le
incorporó un gen diferente de forma que se lograran las cuatro proteínas
necesarias para producir el ansiado anticuerpo. Sin embargo, la gran
complicación está en el acondicionamiento de anticuerpos en la pasta
dentífrica.
El científico británico Tom Lehner, del Hospital Guys de Londres, ha
desarrollado una vacuna efectiva, segura e indolora para prevenir las caries.
Se trata de una vacuna vegetal que se aplica en los dientes y produce
anticuerpos que destruyen las bacterias específicas causantes del 95% de las
caries. Esta vacuna se obtiene mediante la modificación genética de la planta
de tabaco. Esta modificación genera anticuerpos contra las bacterias,
similares a los que produce el sistema inmunológico del organismo para
defenderse de las infecciones.
Los experimentos llevados a cabo demuestran que se trata de un paso muy
importante en la lucha por la conservación del buen estado de las piezas
dentales. Esta vacuna anticaries es probable que se comercialice en breve.
Según la comunidad biocientífica estamos ante una realidad a corto plazo.