Dr Richard Hunt
Apéndice 1: CON EL OBJETO DE CREAR UNA VACUNA ANTI-VIH
EL VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMAMATraducido por :
Sarah M. Castillo - Jorge, Clinica Corominas
Santiago, Rep. Dominicana
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FUENTES EN LA RED
Vacunas del SIDA (del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID))
Ensayos en curso sobre la vacuna del SIDA
Desde el desarrollo de una vacuna efectiva contra la viruela, muchas enfermedades causadas por virus ya no son un gran problema de salud pública o por lo menos su incidencia se ha disminuido muchísimo. Inicialmente, cuando se descubrió que el agente causal del SIDA era u virus, se esperaba que una vacuna protectora estuviese rápidamente disponible. Pero la epidemia del SIDA ha estado entre nosotros por más de veinte años y aún no tenemos una vacuna efectiva, a pesar de casi 100 ensayos clínicos.
El VIH infecta específicamente a células CD4+, estas principalmente son linfocitos T4. Por tanto, el virus infecta y destruye las mismas células necesarias para combatir una infección. Además, el VIH es un retrovirus lo que significa que el diseño de una vacuna es difícil. Hay varias razones para esto. Por ejemplo, puesto que los retrovirus utilizan la ARN polimerasa II del huésped y una transcriptasa inversa codificada por sí mismos para replicar el genoma, no hay lecturas de corrección de los genomas de los virus replicados. Puesto que la tasa de error de la ARN polimerasa II es de casi una en diez mil y el tamaño del genoma del VIH es de más o menos diez mil nucleótidos, la progenie de viriones tienen genomas diferentes lo que implica el surgimiento rápido de polimorfismos poblacionales. Como consecuencia, hay una rápida variación antigénica y una selección de variantes en el mismo paciente que no son reconocidas por la respuesta inmune inducida por una vacuna. Además de la variación resultante de mutación y selección natural en un individuo, hay varios grupos del VIH alrededor del mundo (M, N y O). Estos grupos se componen de sub-grupos y cualquier vacuna efectiva tendría que proveer de inmunidad contra todos estos. La proteína de envoltura (gp120) puede variar su secuencia tanto como un 35% entre varios grupos del VIH. Además, los recombinantes entre los diferentes grupos están siendo identificados. Por tanto, nos enfrentamos a un reto imponente al tratar de desarrollar una vacuna que pueda responder a esta diversidad. Más aún, si hubiese alguna vacuna efectiva, podría no ser un 100% eficaz a menos que produzca una inmunidad rápidamente esterilizante porque el VIH puede establecer una infección perenne. Esto sucede porque es un retrovirus. Estos virus, a diferencia de otros virus de ARN, producen una copia de ADN que debe de ser integrada al ADN de la célula huésped antes de que se repliquen nuevos genomas. Esta forma de ADN (o provirus) resulta en células T4 de memoria latentemente infectadas que pueden replicar nuevos virus si son activadas. Por tanto, cualquier inmunidad debe de mantenerse mucho tiempo.
Lecciones aprendidas de vacunas de otros virus
- Muchas vacunas estimulan una memoria inmunológica pero no bloquean la infección
- Las vacunas mas exitosas inducen una potente producción de anticuerpos
- La mayoría de las vacunas se desarrollaron empíricamente
- Las mejores vacunas son de virus vivos atenuados o virus enteros muertos
Objetivos para una vacuna anti-VIH
1. Debe de proveer inmunidad esterilizante. Debe de actuar contra el virus libre y contra las células VIH-infectadas. Las respuestas humorales a la infección viral son usualmente menores que las respuestas de los linfocitos T citotóxicos.
2. Si esto no se logra, debe de deprimir las tasas iniciales de replicación del VIH y disminuir el punto de instauración de la infección manteniendo una baja carga viral y un estado perenne de no progresión. Al disminuir la viremia, también debería disminuir la carga viral en la sangre y el semen y así reducir la transmisión.
Vacunas terapéuticas
Estas están diseñadas para reforzar el sistema inmune en una persona ya infectada.
En 1986, Zagury y colegas usaron linfocitos B expresando proteínas de VIH pero no había evidencia de que mejoraran la inmunidad celular. Luego intentaron una vacuna consistente en células B fijadas, interferón alfa inactivo, y células T CD8 PHA-activadas, VIH sin ARN estabilizado con formalina, y una mezcla de péptidos de VIH. Parece ser segura. Todos los 6 pacientes tuvieron un conteo alto de células T4. Otras vacunas terapéuticas han surgido pero ningún beneficio clínico sustancioso ha sido demostrado de ninguna de ellas.
Vacunas protectoras
El principal inconveniente en el desarrollo de una vacuna protectora es que conocemos muy poco sobre las respuestas inmunes que se correlacionan con la protección. Como se notó anteriormente, se ha documentado que un pequeño número de personas permanecen sin infectarse a pesar de que tienen una amplia exposición al virus. Esto significa que sí es posible la protección inmunológica.
Al principio, luego de la exposición, hay un alto nivel de viremia con la infección de células T4 colaboradoras y la diseminación al sistema linfoide. Claramente, esta viremia inicial es efectivamente controlada y se producen linfocitos T citotóxicos CD8+ VIH – específicos. También hay anticuerpos fijadores de VIH en etapas tempranas de la infección aunque los anticuerpos neutralizantes sólo aparecen después de que la viremia ha sido controlada. Luego sobreviene una fase asintomática por 8 a 10 años
Los problemas de la producción de una vacuna anti-VIH
1) El VIH es un retrovirus...Cualquier cepa en una vacuna que proteja contra el SIDA aún tendría regiones de repeticiones largas y aún sería oncogénica
2) El VIH es un retrovirus...El uso de la transcriptasa inversa y de la ARN polimerasa II, la cual no tiene lecturas de corrección, implica un rápido polimorfismo. Por tanto una vacuna contra una cepa de laboratorio no tiene la capacidad de afectar las cepas de la población.
3) El principal antígeno está recubierto con azúcares inmuno-silentes. La estructura cristalina de la gp120 muestra el problema. Los epítopes conservados que se unen al antígeno CD4 están, la mayor parte del tiempo, escondidos muy profundo en la molécula. La región variable y las cadenas de azúcares protegen estos epítopes.
4) Los anticuerpos contra el VIH obtenidos mediante la vacuna pueden aumentar absorción por parte de los macrófagos.
5) Los anticuerpos anti VIH provocados por la vacuna pueden provocar una auto inmunidad.
6) Aún desconocemos cómo es que el VIH provoca una depleción de las células T4 CD4+
7) No tenemos buenos modelos animales. Los chimpancés pueden ser infectados pero no desarrollan SIDA. Así que los ensayos en humanos son necesarios para el desarrollo de una vacuna. Alternativamente, para la producción de una vacuna, se puede utilizar monos y el VIS pero este no es el mismo virus.
8) La latencia clínica significa que necesitamos de otros marcadores aparte de la instauración del SIDA. La carga viral ha demostrado ser un predictor útil del pronóstico clínico.
9) ¿Cómo es que diseñamos los ensayos? Si se aconsejan a los voluntarios, ¿podría esto alterar los resultados? ¿Si se le provee de un falso sentido de seguridad a los vacunados podría esto alterar los resultados hacia la vertiente opuesta?
10) La transmisión de célula a célula podría provocar anticuerpos humorales mediante una vacuna no importante.
No obstante, el curso inicial de la enfermedad muestra que una buena respuesta mediada por células T citotóxicas contra el VIH puede instaurarse y el virus puede eliminarse de la circulación, aunque no en su totalidad.
Para una vacuna, las siguientes preguntas son importantes:
- ¿Cuáles son los factores correlacionados de la protección?
- ¿Cómo deben presentarse los antígenos?
- ¿Cuáles son los antígenos claves que confieren protección?
- ¿Deberíamos siquiera pensar en usar una preparación de virus muertos o atenuados? También está el problema de fracasar en completamente inactivar el virus muerto con formalina. Los abordajes tecnológicos avanzados, tales como las vacunas de sub-unidades, parecen ser más prometedores (aunque han fracasado en cumplir su promesa)
- ¿Qué hay de la inmunidad a nivel de la mucosa? Ya que casi todas las entradas del VIH son rectales o vaginales, esto es esencial.
- Puesto que la mayoría de la personas no están en riesgo, ¿deberíamos orientarnos a una inmunización terapéutica a pesar de los fracasos del pasado?
- ¿Son relevantes los modelos animales?
- ¿Qué debe de provocar una vacuna? Necesitamos eliminar las células infectadas puesto que el virus puede diseminarse de célula a célula. Así que una respuesta celular es muy importante.
FUENTES EN LA RED
Iniciativa Internacional para la Vacuna contra el SIDA
Noticias sobre la Vacuna del SIDA
EL ESTADO DE PROTECCIÓN DE LAS VACUNAS ANTI-VIH
Vacunas de sub-unidades
Las vacunas que usan proteínas purificadas no inducen una respuesta mediada por células; más bien, estimulan anticuerpos neutralizantes que podría llevar a una inmunidad esterilizantes. Casi todas las vacunas anti-VIH caen dentro de esta categoría. Estas consisten en proteínas recombinantes (i. e. gp160 o gp120) presentadas en una forma soluble. Por la necesidad de una respuesta mediada por células, los genes de una proteína individual sintetizados in situ han sido expresados por vectores recombinantes (vea más adelante).
Los intentos originales de sintetizar una vacuna en chimpancés utilizaron el antígeno gp120 soluble y se encontró que los monos inmunizados pueden resistir las exposiciones endovenosas subsecuentes con el mismo virus del que se sintetizó el antígeno. Sin embargo, el VIH está en constante cambio y la exposición a otros tipos mostró que no había protección contra estos.
Desde 1986, ha habido muchas otras vacunas anti-VIH basadas en gp160/gp120/gp41 usando varios adyuvantes. Estas proveen a los monos contra el VIH aunque en condiciones muy controladas pero no proveen de protección contra aislados clínicos. En el modelo VIS/Macaco, las vacunas basadas en proteínas de envoltura no parecen proteger contra una exposición subsiguiente.
La respuesta inmune generada por las vacuas que estimulan anticuerpos neutralizantes es por lo general de muy corto plazo (generalmente de semanas) y de titulaciones bajas. Dentro de las razones de la pobre respuesta está la necesidad de que la gp120 permanezca en su conformación natural, particularmente en su estado trimérico, para provocar anticuerpos neutralizantes pero esto también significa que el gran número de cadenas de oligosacáridos y el mismo plegamiento de las proteínas protegen a los epítopes potenciales. Una región que presuntamente no puede variar mucho como resultado de mutación es el sitio de unión del receptor de la gp120 (i.e. el sitio de unión del antígeno CD4 o el sitio de unión del co-receptor) porque la mutación impediría la interacción virus-célula. Pero estas regiones permanecen escondidas en la molécula de gp120. Un abordaje interesante ha sido el diseño de vacunas contra los epítopes que son expuestos luego de los cambios conformacionales que ocurren con la interacción del antígeno CD4 con la gp120.
Entonces, en el vaso de las vacunas con sub-unidades de glicoproteína, podemos afirmar que ¡Todas son seguras! ¡Ninguna tiene probabilidad de funcionar! No obstante, parece que se pueden cultivar anticuerpos contra la gp120 o gp41 del VIH.
Inmunidad mediada por células
Puesto que se ha tenido muy poco éxito con las proteínas solubles y con la obtención de anticuerpos neutralizantes, los investigadores se han vuelto hacia la respuesta mediada por células. De hecho, está claro que la mayor reducción en los viriones de VIH que se ve en el paciente inmediatamente luego de la infección es resultado de la respuesta de las células T citotóxicas más que de la respuesta humoral. Por tanto, estas vacunas intentan exponer los epítopes del VIH en las células asociadas a moléculas HLA y destruyen células infectadas más que a viriones libres.
Vacunas de virus enteros muertos en animales
En los primeros estudios con el modelo VIS/Macaco, se produjo una vacuna de un virus entero. Esta parecía proveer de protección aunque los estudios posteriores demostraron que ésta era conferida por la respuesta a las proteínas celulares de la vacuna y en el virus correspondiente más que por una respuesta específica al virus mismo.
Los estudios iniciales en chimpancés también usaban preparaciones de virus enteros y demostraron cierto grado de protección. Pero estos experimentos fueron diseñados para ser exitosos. Los monos vacunados fueron vacunados en el laboratorio con cepas muertas del virus y estimulados endovenosamente con pequeñas dosis de la misma cepa durante el pico de producción de anticuerpos. No se detectó ninguna inmunidad rectal ni vaginal y la protección sólo era para la misma cepa de VIH usada como inmunógeno. Claramente, una vacuna exitosa necesitaría actuar contra una miríada de sub-cepas del VIH que surgen con una infección normal o necesitaría neutralizar los viriones infectantes iniciales. Usando una preparación de virus muerto, se requeriría de una vacuna muy compleja de la que se obtendrían anticuerpos contra numerosas cepas del virus.
Las vacunas iniciales de virus enteros fueron sintetizadas con virus inductor de sincitios (el cual se une a un co-receptor X4 y se encuentra en los pacientes durante fases tardías de la infección) pero sabemos ahora que los virus macrófago-trópicos no-inductores-de-sincitios son las cepas infectantes. Claramente, lo que se necesita es una vacuna que actúe contra la infección inicial del virus no – inductor – de sincitio (que se una al co-receptor R5). Se han hecho intentos para sintetizar esto pero los primeros aislados del VIH son problemáticos porque parecen ser mejores para ocultar sus sitios de neutralización de los anticuerpos al enterrar los epítopes dentro de la proteína. No obstante, estos epítopes conservados deben de ser expuestos en algún momento del ciclo viral del virus, por ejemplo cuando el virus se une a su receptor se expone una estructura de fusión. Para capturar esta estructura de fusión, las células eran fijadas con formaldehído en el lugar de comienzo de la fusión virus – célula. Para lograr esto, los fibroblastos de los mono fueron construidos para expresar tanto el antígeno CD4 como el co-receptor CCR5. Luego de mezclar las células para que los dos tipos celulares se unan entre sí, son fijadas para capturar el epítope de fusión y usadas para sintetizar anticuerpos en ratas. Los anticuerpos producidos en las ratas neutralizan 23 de las 24 cepas primarias aisladas, muchas de las cuales eran no-inductores-de-sincitios.Vacunas de Virus Atenuados
Ha habido varias demostraciones de que las vacunas de virus enteros atenuados pueden proteger contra estimulaciones subsiguientes del VIS en monos. Hace quince años, se descubrió una vacuna de virus vivos atenuados que protegía a los monos Macacos contra el VIS. Todos los animales del grupo de vacunados estaban protegido, pero todos los del grupo control murieron. Esto confirma que la inmunidad mediada por células sí es importante. En la población humana, siempre se ha dado el fenómeno de sobrevivientes VIH-infectados de larga data. El porqué algunas personas sobreviven mucho tiempo no se sabe pero algunas personas que claramente han tenido muchos contactos con el virus (i.e. prostitutas u otras personas promiscuas) no muestran ninguna respuesta de anticuerpos pero algunas de estas personas muestran evidencia de haber montado una fuerte respuesta anti-VIH mediada por células.
¿Y que hay de una vacuna atenuada para uso en humanos? Como se mencionó antes, hay muchos inconvenientes que han hecho que los investigadores se alejen de las vacunas anti-VIH de virus vivos atenuados sin embargo, parece que hay una forma naturalmente atenuada del VIH que podría ser buena candidata para una cepa de vacuna. Algunas personas, que están activamente infectadas y no muestran signos de SIDA, albergan mutante del VIH con deleciones de la NEF. Por ejemplo, hay una cohorte de australianos que tienen una cepa del VIH con deleciones múltiples en la región NEF/LTR del genoma. Todas estas personas obtuvieron el virus de transfusiones y no habían mostrado síntomas por más de 15 años.
Para la replicación in vitro del VIH no se necesita de la NEF y, de hecho, la alta tasa de mutación implica el cierre del marco de lectura in vitro. Sin embargo, la NEF es importante para una infección productiva in vivo ya que, cuando un virus con un marco de lectura cerrado es utilizado para infectar un mono, el marco de lectura se abre. Esto llevó a la idea de que un VIH atenuado con una deleción de la NEF era un buen candidato para una vacuna. Se necesitaba de una mutación de deleción más que de una mutación puntual puesto que la primera tiene menos probabilidad de ser suprimida y así la reversión del virus atenuado hacia la forma silvestre virulenta no sería un problema.
Se descubrió que los VIS mutantes con deleción del NEF podría proteger muy efectivamente a los monos contra el SIDA de los monos sin causar ninguna enfermedad. Sin embargo, se encontró que un mutante con una deleción natural NEF/LTR era patogénico para los humanos que eran expuestos al mismo mediante transfusiones sanguíneas. Conllevó a inmunosupresión aunque la instauración era más tardía que con el virus de tipo silvestre.
Parece también que todavía hay problemas con la reversión, aún si es pequeña, y desafortunadamente esto ha pasado. Una deleción del NEF en un VIS revirtió a una cepa virulenta por un proceso de duplicación genética de una secuencia adyacente. Más aún, los monos jóvenes desarrollaron SIDA cuando se les administró altas dosis de la vacuna. Así que puede haber una buena probabilidad de infección entre los receptores de vacunas especialmente en aquellos inmuno comprometidos (pacientes con cáncer o envejecientes). Se cree que la cepa de la vacuna puede continuar replicándose en bajas dosis en algunos compartimientos del sistema inmune.
Vacunas recombinantes
Para presentar antígenos en el contexto de moléculas HLA y provocar una repuesta mediada por células, han sido desarrolladas vacunas recombinantes que contienen el gen (o genes) del VIH en un vector no patogénico. Un vector que ha sido utilizado con la vaccinia, el virus vivo que se usa en la vacuna de la viruela. Los resultados han sido decepcionantes. Una cepa de la vaccinia que ha sido usada para la elaboración de vacunas es la cepa Ankara atenuada. Es muy efectiva contra la viruela lo que significa que miles de personas la han recibido con un nivel de seguridad muy algo. La vacuna anti-VIH basada en la cepa Ankara del vaccinia provoca inmunidad humoral y celular y parece ser efectiva en animales. Desafortunadamente, los resultados en humanos no son tan optimistas. Sólo había una limitada actividad anti-VIH quizás porque la mayoría de nosotros tiene inmunidad contra la vaccinia gracias a la inmunización. Como sucede con las vacunas de cepas atenuadas, también está el problema de que las vacunas de virus vivos recombinantes pueden diseminarse en la población inmuno-comprometida.
Otro vector, el pox de los canarios, ha sido usado como base para la vacuna recombinante del VIH. Y, otra vez, los evaluados han mostrado una evolución limitada de su respuesta inmune celular. En un ensayo (2007), una vacuna del pox de canario fue analizada junto con la administración de interleucina-2 para reforzar la respuesta inmune del paciente. Los pacientes eran VIH positivos bajo el tratamiento HAART. Los investigadores querían determinar si la vacuna, ALVAC vCP1452, era capaz de mantener bajos niveles de VIH en la sangre después de la terminación de la terapia antiretroviral. La vacuna consta de varios genes del VIH-1: gp120, expresados por una parte del gen env de la cepa MN del VIH-1; el dominio transmembrana de anclaje de la gp41 de la cepa LAI del VIH-1; la poliproteína p55 expresada por el gen gag de la cepa LAI del VIH-1; parte del gen pol expresando actividad proteasa de la cepa LAI del VIH-1 para procesar la poliproteína p55gag; además, hay genes que codifican péptidos de pol y nef que son epítopes HLA-A2-restringidos de los linfocitos T citotóxicos. También están presentes dos secuencias codificadoras de vaccinia en el vector para mejorar la traducción del ARN y la expresión de las proteínas del VIH-1. Desafortunadamente, no hubo diferencia entre los grupos placebo y tratamiento.
Otro posible vector es un adenovirus de replicación defectuosa que parece obtener mejores respuestas. Estos virus pueden infectar células y se expresan pero no producen una progenie de viriones. Algunas vacunas contienen múltiples virus, cada uno expresando diferentes proteínas del VIH tales como nef, gag y pol. Estas confieren protección en modelos animales pero siempre está la pregunta de qué tan relevante son estos modelos para el SIDA humano; pero de hecho, las experiencias pasadas muestran que los modelos animales son muy prometedores en ensayos humanos llevados a cabo subsiguientemente.
Mapa de ensayos completados o en curso del 2004 Iniciativa Internacional para la Vacuna contra el SIDA
¿QUÉ ESTÁ SUCEDIENDO ACTUALMENTE CON EL DESARROLLO DE LA VACUNA ANTI-VIH?
Estrategias en curso
-
Vacunas de
virus vivos atenuados basadas en la deleción del gen NEF en monos han
mostrado que se puede desarrollar una vacuna contra el VIS. La vacuna es
efectiva contra las cepas del VIS altamente patogénicas. Dado el
problema de la reversión, la estrategia de la deleción implica
sintetizar cepas de vacunas con múltiples deleciones del NEF. Pero estas
cepas mostraron causar enfermedad en monos.
-
Se está
estudiando nuevamente la vacuna de virus enteros muertos (vea arriba).
El inconveniente, sin embargo, es que persiste el fracaso de la
desactivación que causaría una seria patología. Aparte de que este es un
retrovirus que tiene el potencial de integrarse al genoma del huésped y
provoca una enfermedad en una fase tardía.
-
Las
subunidades recombinantes de la envoltura y del núcleo inducen altos
niveles de anticuerpos neutralizantes pero una obre neutralización
cruzada y no hay células T asesinas para atacar las células infectadas.
-
Se han
tratado péptidos de epítopes dirigidos contra el principal dominio
neutralizante en la gp120 del VIH no promueven una inmunidad celular.
-
Se pueden
utilizar pseudovirus para sintetizar vacunas. Se pudiera insertar un gen
para la proteína env en el genoma del virus inocuo. Estos vectores vivos
pueden inducir anticuerpos y células T asesinas.
La inmunización con ADN. Esto es seguro, barato, transportable. Debería
proveer de inmunidad tanto humoral como celular. Las vacunas de ADN no
envueltos ya han probado ser efectivas contra el VIS y están siendo
analizadas en humanos.
Regresso a Parte 1
Regreso a la sección de
Virologia
Microbiología e Inmunología on line
Derechos de autor 2007 The Board of Trustees of the University of South Carolina
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recientemente en
Wednesday, July 30, 2008
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OTRAS SECCIONES SOBRE EL VIH
PARTE I VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMANA Y EL SIDA
PARTE II VIH Y SIDA, LA ENFERMEDAD
PARTE III CURSO CLÍNICO DE LA ENFERMEDAD
PARTE IV PROGRESIÓN Y COFACTORES
PARTE VI SUBTIPOS Y CO-RECEPTORES
PARTE VII COMPONENTES Y CICLO DE VIDA DEL VIH
PARTE X PERDIDA DE CÉLULAS CD4
PARTE XI OTRAS CÉLULAS INFECTADAS POR EL VIH Y POLIMORFISMOS POBLACIONALES
APÉNDICE II ¿ES EL VIH CAUSA DE SIDA?
APÉNDICE III QUIMIOTERAPIA ANTI-VIH