La amenaza mundial del Zika surgió por primera vez en 2015 e infectó a millones a medida que avanzaba por las Américas. Causó mucho miedo en las mujeres embarazadas, ya que los bebés que nacían con graves defectos congénitos en el cerebro rápidamente sobrecargaron los hospitales y los sistemas de atención médica pública.
En respuesta, ha habido una serie de heroicos esfuerzos científicos para detener el Zika. Gobiernos enteros, laboratorios académicos y compañías farmacéuticas se han apresurado a desarrollar vacunas contra el Zika desde que los expertos mundiales en salud se percataron por primera vez de los peligros que acarrea el virus transmitido por mosquitos.
Ahora, ASU ha dado un gran paso adelante para impulsar los esfuerzos de prevención del Zika.
El científico del Instituto de Biodiseño de ASU, Qiang «Shawn» Chen, ha dirigido a su equipo de investigación para desarrollar la primera vacuna contra el zika a base de plantas del mundo que podría ser más potente, más segura y más barata de producir que cualquier otro esfuerzo hasta la fecha.
«Nuestra vacuna ofrece una seguridad mejorada y potencialmente reduce los costos de producción más que cualquier otra alternativa actual, y con una eficacia equivalente», dijo Chen, investigador del Centro de Biodiseño para IVV y profesor de la Facultad de Ciencias de la Vida. «Estamos muy entusiasmados con estos resultados».
Red de respuesta rápida
Varias vacunas potenciales contra el Zika han tenido resultados prometedores en las primeras pruebas en animales y humanos. El año pasado, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés) aprobó la primera prueba en humanos de una candidata a vacuna contra el Zika, y este verano, está en marcha un ensayo clínico dirigido por el gobierno de los EE. UU. con un costo de $100 millones.
Pero actualmente, no hay vacunas o terapias autorizadas disponibles para combatir el Zika.
Varios científicos dedicados de ASU también prestaron atención al llamado a la acción, queriendo usar su conocimiento especial para encontrar una manera de superar la crisis pandémica.
Primero, el químico de ASU Alexander Green, junto con colaboradores de Harvard, desarrollaron una prueba de Zika más rápida y confiable, un logro destacado por Popular Science en su «Lo mejor de lo nuevo» de 2016.
Ahora, es posible que Chen haya encontrado una mejor vacuna candidata basada en una proteína clave del Zika. Chen es un experto viral que ha trabajado durante la última década en terapias y vacunas a base de plantas contra el virus del Nilo Occidental y la fiebre del dengue, que provienen de la misma familia Zika, llamados flavivirus.
Se centró en desarrollar una vacuna contra una parte de una proteína viral del Zika, llamada DIII, que desempeña un papel clave para que el virus infecte a las personas.
«Todos los flavivirus tienen la proteína de la envoltura en la parte exterior del virus. Tiene tres dominios. «El dominio III tiene un tramo de ADN único para el virus Zika, y lo explotamos para generar una respuesta inmunitaria robusta y protectora que es única. para el zika», dijo Chen.
Primero cultivaron la proteína de la envoltura en bacterias, luego cambiaron para preparar el dominio de proteína DIII en plantas de tabaco.
Después de desarrollar suficiente material para la nueva vacuna candidata, el equipo de Chen realizó experimentos de inmunización en ratones, que indujeron anticuerpos y respuestas inmunitarias celulares que se ha demostrado que confieren una protección del 100 por ciento contra múltiples cepas del virus Zika en un desafío con ratones.
Producir vacunas a base de plantas, especialmente en plantas de tabaco, es algo viejo para los investigadores de ASU como Chen. Durante más de una década, han estado produciendo vacunas de bajo costo en plantas para combatir enfermedades infecciosas devastadoras en el mundo en desarrollo.
Es el mismo enfoque que el pionero de la investigación de plantas de ASU, Charles Arntzen, utilizó cuando desempeñó un papel clave en el desarrollo de ZMapp, el tratamiento experimental utilizado durante el brote de ébola.
Los colegas de Biodesign de Artntzen, incluidos Chen, Hugh Mason y Tsafrir Mor, han seguido buscando vacunas y terapias a base de plantas para combatir el virus del Nilo Occidental, la fiebre del dengue, los agentes nerviosos e incluso el cáncer.
Efectivo pero no infalible
Si bien Chen ha estado alentando el progreso de la vacuna Zika de otros investigadores, en cada caso, puede haber efectos secundarios.
Hasta la fecha, otros científicos han probado varios tipos de vacunas en ratones, incluida una hecha de ADN y otra de una forma inactiva del virus. Con solo una dosis, ambas vacunas impulsaron la creación de anticuerpos que protegieron a los animales de infectarse cuando estuvieron expuestos al virus.
Cualquier vacuna muerta por calor corre el riesgo de inyectar accidentalmente una versión viva del virus si se comete un error en el protocolo de producción de la vacuna. Este trágico escenario sucedió ocasionalmente con la vacuna contra la polio.
Para el segundo grupo de investigación, utilizaron la proteína de envoltura Zika completa para su vacuna. Dado que los dominios I y II de la proteína de la envoltura son similares a los virus del Nilo Occidental y del dengue, esto puede causar una peligrosa respuesta inmunitaria de reacción cruzada.
«Cuando se elabora la proteína de envoltura nativa completa como base para una vacuna, se inducirán anticuerpos contra los dominios DI, DII y DIII de la proteína», explicó Chen. «Aquellos que han estado expuestos previamente a DI y DII de otros miembros de la familia del virus Zika pueden ser propensos a desarrollar síntomas muy graves o, en algunos casos, muertes por dengue».
De hecho, los experimentos con animales han demostrado que la exposición previa al dengue o al virus del Nilo Occidental hace que la infección y los síntomas del Zika empeoren mucho, lo que sugiere un riesgo similar para las personas que tuvieron una exposición previa al dengue (especialmente en América del Sur, donde es más común).
«Si ha tenido una exposición previa al dengue y luego al Zika, la infección por Zika puede ser mucho peor y, en el caso de los hombres, puede aumentar la probabilidad de transmisión sexual», dijo Chen.
La vacuna basada en proteínas de Chen utiliza la parte más pequeña y única del virus Zika que aún puede provocar una respuesta inmune potente y robusta.
«En nuestro enfoque, hacemos lo que llamamos un pseudovirus. Es un virus falso. El pseudovirus muestra solo la parte DIII de la proteína de la cubierta en la superficie. Esto es al menos tan potente como las versiones anteriores de la vacuna».
Y tiene mucha confianza en que su vacuna proteica basada en DIII será más segura.
«Hicimos una prueba para asegurarnos de que la vacuna produzca una potente respuesta inmunitaria protectora, pero también que no produzca anticuerpos que puedan tener reacción cruzada para el dengue, el Nilo Occidental, la fiebre amarilla u otros», dijo Chen.
Vía rápida a la clínica
Durante el apogeo de la pandemia del zika, a países enteros de mujeres se les dijo que no se quedaran embarazadas, debido a los bebés que nacían con un defecto cerebral grave llamado microcefalia, en el que la cabeza y el cerebro no se desarrollan adecuadamente.
También ha habido defectos de visión y audición y problemas de aprendizaje asociados con infecciones menos graves.
Para empeorar las cosas, en los adultos, también se ha demostrado que el zika causa una condición debilitante del sistema nervioso llamada síndrome de Gullian-Barre.
Si bien la ola más severa de la pandemia de Zika ha disminuido, no desaparecerá pronto, y una vacuna aún ofrece la mejor esperanza.
Decenas de millones más aún podrían estar infectados en las Américas en los próximos años (ver la hoja informativa de la OMS).
Los científicos de ASU pudieron pasar rápidamente de la idea a la prueba de concepto porque pudieron aprovechar los fondos de una subvención del NIAID y los fondos iniciales del Biodesign Institute.
Todo esto es posible gracias al generoso apoyo federal, estatal y público, incluido el impuesto a las ventas generado por el impulsor de la innovación de Arizona desde hace mucho tiempo, la Proposición 301 aprobada por los votantes.
«Este es un gran ejemplo de las mentes más brillantes que se unen rápidamente, con el apoyo público, para asumir uno de los desafíos de salud pública más importantes de nuestro tiempo», dijo Josh LaBaer, director ejecutivo del Biodesign Institute.
«Esa es la esencia de Biodesign en su máxima expresión, y esperamos que esta importante prueba de principio de una vacuna contra el zika pueda trasladarse rápidamente a la práctica clínica».
Con la prueba de principio exitosa, Chen espera asociarse con la comunidad médica para comenzar la primera fase de un ensayo clínico en humanos en los próximos dos años.
«Sobre todo, tenemos que garantizar la máxima seguridad con cualquier vacuna contra el zika, especialmente porque las personas que más la necesitarán, las mujeres embarazadas, son las que más se preocupan por su propia salud y la salud del feto», dijo Chen. «Esto tiene que ser 100 por ciento seguro y efectivo».
