Hace algunos años, la mayoría de las vacunas eran basadas en patógenos atenuados o inactivados, no tan diferentes a las desarrolladas por Edward Jenner y Luis Pasteur. En los últimos años, sin embargo, los constantes progresos en inmunología molecular, tecnologías de ADN recombinante y técnicas de cultivo celular han promovido el desarrollo de una nueva generación de vacunas, más seguras y con la potencialidad de inducir respuestas inmunitarias más eficaces y duraderas.

Una de las disciplinas que ha contribuido a esta evolución es la inmunoinformática, donde convergen varias áreas científicas, incluyendo las Ciencias Biológicas, en lo referente a la interacción de patógenos con el sistema inmune; la Biología Computacional, mediante estudios de modelación biomolecular y el diseño de algoritmos; y el área Matemática para formular y resolver problemas de optimización asociados a las distintas etapas del proceso de diseño de vacunas.

Gracias a estos aportes, se ha podido acelerar el descubrimiento de nuevos antígenos para contribuir al desarrollo vacunas más seguras y eficaces y hacer frente a las numerosas enfermedades infecciosas. De hecho, ha permitido erradicar enfermedades como la viruela, y se está ad portas de terminar con la poliomielitis y el sarampión.

Sin embargo, a pesar de estos grandes avances, aún permanecen numerosos patógenos contra los cuales no ha sido posible generar vacunas eficaces, especialmente por el surgimiento de las denominadas enfermedades infecciosas emergentes y re-emergentes, como las ocasionadas por los virus de la influenza, SARS, Ebola, Lassa, Hendra y Nipah, los que en su mayoría son transmitidos desde animales a humanos. En Chile, ejemplos de ellos son el Hantavirus o el virus Zika, enfermedades se han multiplicado como consecuencia del cambio climático y la globalización, requiriendo de estrategias de vacunación avanzadas para inducir respuestas protectivas fuertes y duraderas, que hagan frente a los mecanismos de evasión de la respuesta inmunitaria que exhiben estos virus. 

Trabajo de vanguardia

Patricio Oyarzún, académico de la Facultad de Ingeniería y Tecnología de la Universidad San Sebastián, se ha focalizado en los últimos años en el “Desarrollo de una plataforma inmunoinformática para el diseño racional de vacunas de nueva generación basadas en epítopos”, en el que aborda la modelación biomolecular de interacciones entre péptidos virales y proteínas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC), como predictor de la capacidad de estos péptidos (epítopos) para activar células T e inducir respuestas inmunitarias celulares.

“En el caso de vacunas tradicionales, la efectividad se asocia mayormente a la respuesta de tipo humoral (basada en anticuerpos), pudiendo presentar baja capacidad protectiva contra patógenos intracelulares, como los virus, y de hacer frente a la variación genética de patógenos con elevada tasa de mutación (virus hipervariables)”, explica Oyarzún.

En este contexto, las vacunas de nueva generación basadas en epítopos de células T ofrecen una serie de ventajas potenciales, incluyendo la posibilidad de dirigir las respuestas inmunitarias hacia regiones conservadas e inmunogénicas del proteoma viral, el uso de múltiples epítopos que abarquen diferentes antígenos y subtipos virales, y la potencialidad de estimular selectivamente subpoblaciones de linfocitos T (citotóxicos o colaboradores). “Se ha trabajado en la implementación bioinformática de un método predictivo de epítopos de células T, cuyo objetivo es facilitar el screening y descubrimiento de estas regiones en patógenos virales, las cuales puedan utilizarse en el desarrollo de nuevas vacunas. Un segundo aspecto que considera la investigación es la posibilidad de modelar la diversidad de genes MHC humanos (o HLA) en la población objetivo a vacunar.

Así, actualmente se está trabajando en desarrollar e integrar estas herramientas computacionales en una plataforma inmunoinformática que modele integralmente las etapas del diseño racional de vacunas de nueva generación, considerando la predicción de epítopos a partir de proteomas virales; la selección de éstos mediante algoritmos de optimización multi-objetivo; y la construcción in silico de antígenos sintéticos o quiméricos a partir del pool de epítopos seleccionados. Esta herramienta bioinformática tiene especial interés para contribuir en el desarrollo de nuevas estrategias de vacunación contra patógenos virales emergentes, donde las poblaciones blanco pueden determinarse en relación a regiones geográficas definidas.