1 Repaso de Vacunas de Nueva Generación Este documento resume los temas principales y los datos más importantes extraídos del documento "2024 Vacunas de nueva generación.pdf". El texto se centra en las limitaciones de las vacunas convencionales y en cómo las nuevas tecnologías han permitido la creación de vacunas más seguras y eficaces. Problemas con las Vacunas Convencionales: Las vacunas convencionales, aunque útiles, presentan ciertas limitaciones, entre ellas: • Riesgo de inocular microorganismos completos, con la posibilidad de reversión a la virulencia. • Dificultades en la diferenciación serológica entre animales vacunados y enfermos. • Complejidad y costo en la producción, especialmente para algunos patógenos. ¿Qué son las vacunas de nueva generación? Las vacunas de nueva generación son aquellas que, a diferencia de las vacunas convencionales que utilizan el agente infeccioso completo, se basan en la identificación y utilización de proteínas específicas del patógeno que son capaces de inducir una respuesta inmune protectora. Esto se logra mediante técnicas de ingeniería genética que permiten seleccionar, clonar y expresar los genes de interés en diferentes vectores, o incluso sintetizar las proteínas de interés. Los avances en la inmunología y la biología molecular han impulsado el desarrollo de vacunas de nueva generación, que se caracterizan por: • Uso de subunidades: En vez de utilizar el agente infeccioso completo, estas vacunas se basan en proteínas específicas que inducen una respuesta inmune protectora. Esto reduce el riesgo de enfermedad y permite la diferenciación serológica. • Ingeniería genética: Las técnicas de ADN recombinante y otras herramientas de biología molecular permiten la producción a gran escala de antígenos purificados, la atenuación irreversible de microorganismos y la creación de vectores recombinantes. ¿Qué tipos de vacunas de nueva generación existen? 1. Antígenos generados mediante ingeniería genética (categoría I): • Vacunas a subunidades: Se aísla el ADN que codifica el antígeno de interés y se inserta en un vector (bacterias, levaduras, etc.) para su expresión y producción a gran escala. 2 • Ejemplo: Vacuna contra la fiebre aftosa basada en la proteína VP1. "El primer éxito se obtuvo con el virus de la fiebre aftosa F.A... El proceso es muy eficiente, ya que se pueden obtener 4 x 10 7 dosis de vacuna de la F.A a partir de 10 litros de E coli a una concentración de 10 12 microorganismos por ml." • Vacunas vegetales comestibles: Se expresan antígenos en plantas transgénicas para su consumo directo, facilitando la administración y el acceso en áreas remotas. • Ejemplo: Vacunas en desarrollo contra la hepatitis B (lechuga), rabia (tomate) y cólera (papa). • Vacunas a péptidos sintéticos: Se identifican y sintetizan químicamente epítopes específicos que inducen la respuesta inmune deseada. 2. Microorganismos atenuados genéticamente (categoría II): • Se modifican genéticamente los microorganismos para atenuarlos de forma irreversible, eliminando el riesgo de reversión a la virulencia. • Ejemplo: Vacuna contra el herpesvirus de la pseudorrabia en cerdos, donde se elimina el gen de la enzima timidina quinasa (TK) esencial para la replicación viral en neuronas. • Vacunas DIVA (Differentiate Infected from Vaccinated Animals): Se eliminan genes que codifican para antígenos no esenciales, permitiendo la distinción entre animales vacunados y expuestos al patógeno de campo. • Ejemplo: Vacuna contra el virus de la pseudorrabia en cerdos, donde se eliminan los genes para las glicoproteínas gE y gI. 3. Microorganismos vivos recombinantes (categoría III): • Se clonan genes que codifican antígenos en un microorganismo vector, que se administra como vacuna, generando inmunidad contra ambos patógenos. • Ejemplo: Vacuna contra la rabia utilizando el virus vaccinia como vector, que expresa la proteína G del virus de la rabia. "La infección con este recombinante rabia-vaccinia induce la producción de anticuerpos neutralizantes y confiere protección frente a la rabia. Esta vacuna se ha empleado con éxito como vacuna oral administrada a carnívoros salvajes mediante cebos..." 4. Vacunas de ADN: • Se inocula directamente el ADN que codifica el antígeno, en vez de la proteína. El ADN se transcribe y traduce en las células del hospedador, generando una respuesta inmune tanto humoral como celular.3 • Ejemplo: Vacuna contra el virus del Nilo Occidental en caballos, que utiliza un plásmido que codifica las proteínas E y prM del virus. 3 Las vacunas de ADN presentan varias ventajas: • Inducción de una respuesta inmune celular y humoral: Estimulan la producción de anticuerpos y la activación de linfocitos T citotóxicos, lo que las hace eficaces contra patógenos intracelulares. • Seguridad: El ADN plasmídico no se integra en el genoma del hospedador, minimizando el riesgo de efectos adversos. • Versatilidad: Se pueden utilizar para inmunizar contra una amplia variedad de patógenos, incluyendo aquellos difíciles de cultivar en laboratorio. ¿Cuáles son las ventajas de las vacunas de nueva generación? Las vacunas de nueva generación ofrecen varias ventajas sobre las vacunas convencionales: • Mayor seguridad: Al no utilizar el agente infeccioso completo, se elimina el riesgo de reversión a la virulencia y se minimizan las reacciones adversas. • Mayor eficacia: Pueden ser diseñadas para inducir una respuesta inmune más específica y potente contra el patógeno. • • Dosis más bajas: Se requieren dosis más bajas para lograr la protección deseada. Facilidad de producción: Se pueden producir en grandes cantidades de forma más eficiente y económica. 4 • Posibilidad de vacunas comestibles: La expresión de antígenos en plantas transgénicas abre la posibilidad de desarrollar vacunas comestibles, facilitando su administración y distribución. ¿Qué avances se esperan en el campo de las vacunas de nueva generación? El campo de las vacunas de nueva generación está en constante evolución. Se espera que en el futuro se desarrollen: • Vacunas más eficaces: Con la capacidad de inducir una respuesta inmune más duradera y protectora. • Vacunas multivalentes: Que protejan contra múltiples patógenos a la vez. • Vacunas personalizadas: Diseñadas específicamente para las necesidades de cada individuo o población. • Nuevas tecnologías de administración: Como parches transdérmicos o aerosoles nasales, que faciliten la administración de las vacunas. Las vacunas de nueva generación representan una revolución en la lucha contra las enfermedades infecciosas. Su mayor seguridad, eficacia y versatilidad las convierten en una herramienta fundamental para la prevención y control de enfermedades en animales y humanos. 5 GUIA DE ESTUDIO Esta guía de estudio se centra en las vacunas de nueva generación, explorando sus ventajas sobre las vacunas convencionales, los diferentes tipos y sus mecanismos de acción. Abordaremos temas como: • Limitaciones de las vacunas convencionales: Se revisarán los problemas asociados con las vacunas tradicionales, como el riesgo de reversión a la virulencia y las dificultades en la diferenciación serológica entre animales vacunados e infectados. • Avances en inmunología y biología molecular: Se analizará cómo los avances en estas áreas han permitido el desarrollo de vacunas más seguras y eficaces. • Vacunas de subunidades: Se estudiará la producción de vacunas a partir de proteínas purificadas del agente infeccioso, incluyendo las ventajas y limitaciones de este enfoque. • Vacunas recombinantes: Se examinará la técnica de ADN recombinante para producir antígenos vacunales en diferentes sistemas de expresión, como bacterias, levaduras y células de insectos. • Vacunas de ADN: Se analizará la administración directa del ADN que codifica el antígeno, incluyendo sus ventajas, desventajas y mecanismos de inducción de la respuesta inmune. • Vacunas con microorganismos vivos recombinantes: Se explorará la utilización de virus o bacterias atenuados como vectores para expresar genes de otros microorganismos y generar inmunidad contra ambos. • Vacunas vegetales comestibles: Se discutirá la producción de antígenos en plantas transgénicas para crear vacunas comestibles, incluyendo las ventajas potenciales de este enfoque. • Vacunas de péptidos sintéticos: Se revisará la utilización de péptidos sintéticos que representan epítopes protectores del agente infeccioso para inducir una respuesta inmune específica. Cuestionario Instrucciones: Responda las siguientes preguntas con 2-3 oraciones cada una. 1. ¿Cuáles son dos de los principales problemas asociados con las vacunas convencionales? 2. ¿Cómo ha contribuido la biología molecular al desarrollo de las vacunas de nueva generación? 3. Describa el proceso de producción de una vacuna de subunidades recombinante. 4. ¿Cuál es la principal diferencia entre una vacuna recombinante y una vacuna de ADN? 5. ¿Qué ventajas presentan las vacunas con microorganismos vivos recombinantes? 6 6. Mencione dos ejemplos de plantas utilizadas para la producción de vacunas comestibles. 7. ¿Qué son las vacunas DIVA y cómo funcionan? 8. ¿Cuáles son las ventajas potenciales de utilizar vectores virales como el virus vaccinia para la producción de vacunas? 9. ¿Qué tipo de respuesta inmune se induce principalmente con las vacunas de ADN? 10. ¿Cuáles son algunas de las preocupaciones de seguridad asociadas con las vacunas de ADN? Clave de Respuestas 1. Dos problemas principales de las vacunas convencionales son el riesgo de reversión a la virulencia, donde el agente atenuado puede volver a ser patógeno, y la dificultad para diferenciar serológicamente entre animales vacunados e infectados. 2. La biología molecular ha permitido la identificación y clonación de genes que codifican antígenos específicos de patógenos, facilitando la producción de vacunas de subunidades y recombinantes más seguras y eficaces. 3. El proceso de producción de una vacuna de subunidades recombinante implica clonar el gen que codifica el antígeno de interés en un vector de expresión, como una bacteria o levadura. El vector se cultiva para producir grandes cantidades del antígeno, que luego se purifica y se formula en una vacuna. 4. La principal diferencia radica en que una vacuna recombinante introduce un antígeno proteico producido en un sistema de expresión diferente, mientras que una vacuna de ADN introduce el ADN que codifica el antígeno, permitiendo que las células del propio individuo lo produzcan.6 5. Las vacunas con microorganismos vivos recombinantes pueden generar inmunidad contra dos patógenos al expresar genes de ambos, y al ser organismos vivos, pueden estimular una respuesta inmune más robusta y duradera. 6. Dos ejemplos de plantas utilizadas para la producción de vacunas comestibles son la papa y el maíz. 7. Las vacunas DIVA (Differentiate Infected from Vaccinated Animals) permiten diferenciar animales vacunados de infectados al usar cepas vacunales que carecen de ciertos antígenos presentes en las cepas de campo. Al analizar la presencia de anticuerpos contra esos antígenos específicos, se puede determinar si un animal ha sido expuesto al patógeno silvestre. 8. Los vectores virales como el virus vaccinia tienen un genoma grande que permite la inserción de genes extraños, pueden expresar altos niveles de antígenos recombinantes, y son fáciles de administrar por escarificación dérmica o ingestión. 7 9. Las vacunas de ADN inducen principalmente una respuesta inmune de tipo TH1, caracterizada por la producción de interferón gamma (IFN-γ) y la activación de linfocitos T citotóxicos, que son importantes para la eliminación de patógenos intracelulares. 10. Algunas preocupaciones de seguridad asociadas con las vacunas de ADN incluyen la potencial integración del ADN en el genoma del huésped, la posible activación de oncogenes, la transferencia de genes de resistencia a antibióticos a bacterias y la inducción de respuestas autoinmunes. Glosario de Términos Clave • Adyuvante: Sustancia que se agrega a una vacuna para aumentar la respuesta inmune al antígeno. • Antígeno: Sustancia que desencadena una respuesta inmune, generalmente una proteína o un polisacárido del patógeno. • Clonación: Proceso de creación de una copia genéticamente idéntica de un fragmento de ADN o de un organismo. • Epítopo: Porción específica de un antígeno que es reconocida por los anticuerpos o los receptores de los linfocitos T. • Ingeniería genética: Manipulación deliberada del material genético de un organismo para modificar sus características. • Linfocitos T citotóxicos: Tipo de células inmunitarias que destruyen las células infectadas por patógenos intracelulares.7 • Plásmido: Molécula de ADN circular extracromosómica que se encuentra en bacterias y puede replicarse de forma independiente. Proteína recombinante: Proteína producida por un organismo que ha sido modificado genéticamente para expresar un gen de otro organismo. • Vacuna atenuada: Vacuna que contiene una forma debilitada del patógeno que no causa enfermedad pero induce inmunidad. • Vacuna inactivada: Vacuna que contiene el patógeno muerto o inactivado, incapaz de replicarse pero capaz de inducir inmunidad. • Vector: Organismo o molécula utilizada para transportar material genético a una célula u organismo. • Virulencia: Capacidad de un patógeno para causar enfermedad.
