¿Cómo se Diseñan Vacunas Basadas en ADN?

Diseños de vacunas basadas en ADN

Las vacunas basadas en ADN representan una de las fronteras más innovadoras en la medicina moderna. Estas vacunas ofrecen un enfoque nuevo para prevenir enfermedades infecciosas, al aprovechar el material genético del patógeno para generar una respuesta inmune en el organismo sin la necesidad de usar el virus o la bacteria directamente. El desarrollo de vacunas de este tipo ha ganado una atención significativa en los últimos años, especialmente con la emergencia de pandemias globales como la del COVID-19. Pero, ¿cómo se diseñan exactamente estas vacunas? En este artículo, exploramos el proceso y la tecnología detrás de las vacunas basadas en ADN.

¿Qué son las vacunas basadas en ADN?

Las vacunas tradicionales suelen contener antígenos, que son fragmentos de patógenos (virus o bacterias) que estimulan una respuesta inmunitaria en el cuerpo. Las vacunas basadas en ADN, en cambio, contienen un fragmento de ADN plasmídico que codifica para una proteína específica del patógeno. Este ADN plasmídico se introduce en las células del organismo, que luego producen la proteína del patógeno en su interior. Esta proteína es reconocida por el sistema inmune, lo que desencadena una respuesta protectora sin que el patógeno real esté presente en el cuerpo.

A diferencia de las vacunas tradicionales, que a menudo utilizan el virus atenuado o inactivado, las vacunas basadas en ADN son una forma de vacuna de subunidad. Esto significa que solo una parte del patógeno (en este caso, una proteína específica) es suficiente para generar una respuesta inmune.

Proceso de diseño de vacunas basadas en ADN

El diseño de una vacuna basada en ADN involucra varios pasos clave, desde la identificación del antígeno objetivo hasta la producción y administración de la vacuna. A continuación, se describe cada una de las etapas involucradas en este proceso:

1. Selección del antígeno objetivo

El primer paso en el diseño de una vacuna basada en ADN es identificar qué proteína del patógeno debe incluirse en la vacuna. Esta proteína debe ser capaz de generar una respuesta inmunitaria eficaz, generalmente una que sea vital para la invasión o supervivencia del patógeno. En el caso de los virus, por ejemplo, la proteína más comúnmente elegida es una de las que se encuentra en la superficie del virus, como la proteína Spike del SARS-CoV-2, responsable de la entrada del virus en las células humanas.

Este antígeno debe ser una proteína que el sistema inmune pueda reconocer y atacar. Para las vacunas basadas en ADN, las proteínas que son inmunogénicas (capaces de inducir una respuesta inmunitaria) son ideales, porque aseguran que el cuerpo genere anticuerpos específicos para ese patógeno.

2. Síntesis del ADN plasmídico

Una vez que se ha seleccionado el antígeno adecuado, se sintetiza el ADN que codifica para esa proteína. Este ADN no es directamente la proteína, sino el código genético que le dice a las células del cuerpo cómo producirla. Para ello, los científicos crean una copia sintética de la secuencia genética que corresponde al gen que codifica la proteína seleccionada.

El ADN utilizado en estas vacunas se encuentra generalmente en una estructura llamada plásmido, que es una pequeña molécula de ADN que puede replicarse de forma independiente en una célula. Los plásmidos son la “caja” donde se inserta el gen de interés (la secuencia de ADN del patógeno).

3. Inserción del gen en el plásmido

El gen que codifica para la proteína seleccionada se inserta en un plásmido mediante técnicas de ingeniería genética. Para hacer esto, se utiliza una serie de herramientas moleculares como las enzimas de restricción que cortan el ADN en lugares específicos, permitiendo insertar el gen del patógeno en el plásmido.

Una vez insertado, el plásmido ahora contiene las instrucciones para que las células del cuerpo produzcan la proteína del patógeno, y este plásmido se convierte en la base de la futura vacuna.

4. Producción de la vacuna

El siguiente paso es producir la vacuna en grandes cantidades. Esto se logra insertando el plásmido en células de cultivo (como bacterias o células eucariotas) que luego reproducirán el ADN plasmídico. Las células multiplican rápidamente el plásmido, y se extrae el ADN plasmídico puro para formular la vacuna. El ADN plasmídico se purifica para asegurarse de que esté libre de contaminantes y sea adecuado para su uso en seres humanos.

5. Entrega del ADN plasmídico al cuerpo

El siguiente desafío en el diseño de vacunas basadas en ADN es la entrega eficaz del ADN en las células del organismo. Existen varios métodos para hacer esto:

• Inyección intramuscular: La forma más común es inyectar el ADN directamente en el músculo. El cuerpo toma este ADN plasmídico, y las células del músculo lo absorben, comenzando a producir la proteína del patógeno.
• Electroporación: Se usa una corriente eléctrica de corta duración para abrir temporalmente las membranas celulares, permitiendo que el ADN plasmídico entre en las células más fácilmente.
• Nanopartículas y liposomas: También se han desarrollado pequeñas partículas (nanopartículas) o burbujas lipídicas (liposomas) que ayudan a proteger el ADN durante su transporte hasta las células. Estas partículas pueden facilitar la entrada del ADN en las células.

6. Generación de respuesta inmunitaria

Una vez que las células del cuerpo absorben el ADN plasmídico, comienzan a producir la proteína del patógeno. Esta proteína es entonces reconocida por el sistema inmunológico, que la identifica como una “intrusa”. Esto activa una respuesta inmunitaria, que incluye la producción de anticuerpos específicos y la activación de células T para destruir cualquier célula que contenga la proteína patógena.

El sistema inmune “aprende” a reconocer esta proteína como una amenaza, y si el organismo se encuentra con el patógeno real en el futuro, podrá responder rápidamente y de manera eficaz.

Ventajas de las vacunas basadas en ADN

Las vacunas basadas en ADN tienen varias ventajas sobre las vacunas tradicionales:

• Producción rápida y económica: La producción de vacunas basadas en ADN es generalmente más rápida y menos costosa que las vacunas tradicionales, que requieren cultivos de virus o bacterias. Además, los plásmidos pueden ser diseñados y replicados rápidamente en laboratorios.
• Seguridad: Como las vacunas basadas en ADN no contienen el patógeno completo, no existe riesgo de que el patógeno cause la enfermedad en la persona vacunada.
• Facilidad de adaptación: Las vacunas basadas en ADN pueden modificarse rápidamente en respuesta a nuevas cepas de patógenos, lo que las hace útiles en la lucha contra enfermedades infecciosas emergentes.

Desafíos y perspectivas futuras

Aunque las vacunas basadas en ADN tienen un gran potencial, también enfrentan algunos desafíos, como la eficacia de la entrega del ADN en el organismo y la necesidad de optimizar los métodos para lograr una respuesta inmune más fuerte. Además, aunque se han logrado avances significativos, estas vacunas aún están en fase de desarrollo o pruebas para muchas enfermedades.

No obstante, la vacuna contra el COVID-19 desarrollada por la empresa ZyCoV-D, fabricada en India, es un ejemplo de cómo las vacunas de ADN pueden convertirse en una herramienta importante para el control de pandemias, lo que augura un futuro prometedor para esta tecnología.

Conclusión

Las vacunas basadas en ADN representan un avance significativo en la inmunización moderna. Con el potencial de prevenir una amplia gama de enfermedades infecciosas de manera rápida, económica y segura, esta tecnología está revolucionando la medicina. Aunque todavía hay desafíos por superar, especialmente en la mejora de la eficacia y la entrega del ADN, el futuro de las vacunas de ADN es prometedor y podría ser clave para enfrentar nuevas amenazas pandémicas y enfermedades emergentes.