Para los brotes recurrentes y mortales del ébola en algunos lugares de África, los trabajadores de la salud de ahora tienen por lo menos algunas herramientas para luchar contra la enfermedad: vacunas. Hasta la fecha se han administrado vacunas contra el ébola a más de 100 000 personas, pero están apenas fuera de la etapa experimental. No se sabe qué tan efectiva será la protección que ofrecen a largo plazo para la población general. Además, desde el nivel científico básico, se desconoce el efecto de la vacunación en el sistema inmunitario y cómo se compara la respuesta inmunitaria de las personas vacunadas con la de personas que han sobrevivido a la infección de ébola. Recientemente un laboratorio del Instituto de Ciencias Weizmann ha unido sus fuerzas con un equipo de investigación de Colonia, Alemania, para descubrir los detalles de la respuesta molecular que ocurre en el sistema inmunitario luego de la vacunación contra el ébola. Sus hallazgos pueden ayudar a las organizaciones de salud a divisar mejores estrategias para contener y prevenir la enfermedad.
El doctor Ron Diskin, del Departamento de Biología Estructural del Instituto, explica: «Estas vacunas, creadas mediante métodos recombinantes, que unen una proteína de ébola a un virus inocuo, son difíciles de producir, y por lo tanto, no hay suficiente cantidad para vacunar a toda la población. Además, debido al conflicto civil en algunas zonas donde el ébola hoy en día está descontrolado, al hecho de que frecuentemente se necesita en poblaciones de difícil acceso y debido a su escases, la vacuna tiende a ser suministrada únicamente a las personas que están en contacto más cercano con individuos ya enfermos. Comprender exactamente cómo se produce la respuesta inmunitaria luego de la vacunación no solo ayudará a refinar la vacuna, también puede ayudarnos a comprender si funcionará contra las diferentes cepas del virus y si la dosis suministrada actualmente es la mejor».
La investigación comenzó en Alemania, en el laboratorio del doctor Florian Klein de la Universidad de Colonia. Klein, que es inmunólogo, y su grupo, buscaron las señales de la respuesta inmunitaria en muestras de sangre de seis personas que habían recibido la vacuna hacía un año o más. El grupo aisló las células B, las que producen los anticuerpos que conforman nuestra «memoria inmunitaria», y realizaron secuenciación profunda, rastreando los linajes de esas células y aislando los anticuerpos individuales que estaban vinculados a las proteínas virales.
La células de cada una de las seis personas produjeron una gran cantidad de anticuerpos, y Diskin y su equipo, incluidos el doctor Nadav Elad de Apoyo a la Investigación Química y la doctora Hadas Cohen-Dvashi con el grupo de su laboratorio, decidieron focalizarse en dos anticuerpos prometedores, que creyeron que estaban fuertemente involucradas en la respuesta inmunitaria a largo plazo.
El primer paso fue comprender exactamente cómo y dónde se enlazan los anticuerpos a la glicoproteína viral (parte de la membrana exterior del virus) usado en la vacuna, y cómo este enlace neutraliza tan efectivamente al virus. Para lograrlo, el equipo pudo usar un nuevo equipo: un microscopio electrónico de alta potencia, el mejor de su tipo. De hecho, esta investigación fue la primera llevada a cabo con el nuevo microscopio, instalado recientemente en la Unidad de Microscopía Electrónica del Instituto. Los avances en la preparación, detección, automatización y análisis computacional (algunos de los cuales recompensaron a sus desarrolladores con el Premio Nobel en 2017) han hecho posible que esta última versión del microscopio electrónico pueda revelar, prácticamente hasta llegar al último átomo, la estructura tridimensional del anticuerpo enlazado a su objetivo en la glicoproteína. «Hasta hace muy poco, el trabajo de biología estructural involucraba el meticuloso trabajo de cristalización y difracción con rayos X, un proceso que podría tomar mínimo de seis meses a un año», afirma Elad. «Ahora podemos omitir por completo la cristalización, y todo este proceso, incluiyendo el extremo análisis computacional involucrado, se lleva a cabo en un par de semanas».
Aunque muchos de los anticuerpos producidos por las células B y enlazados a las glicoproteínas son aparentemente más efectivos que otros, el grupo de investigación pudo demostrar por qué los dos anticuerpos caracterizados por Diskin y su grupo eran muy eficientes para detener el virus. Estos se enlazan en dos lugares de la glicoproteína viral conocidas por su vulnerabilidad, pero de forma diferente de otros anticuerpos que han sido estudiados.
Diskin y su grupo pudieron distinguir la composición exacta de estos anticuerpos, la forma en que una así llamada «cadena pesada» se combina con otra «cadena ligera», y mapear los puntos precisos en los cuales se enlazan a la proteína viral. «De hecho», dice Diskin, «los anticuerpos que estudiamos son mucho más efectivos para enlazarse que aquellos que hoy en día se están probando para tratar el ébola». Comparar el mapa de los lugares de enlace con los estudiados en los sobrevivientes de ébola, que se conoce que son protectores, demostró un patrón casi idéntico. Investigaciones adicionales en el laboratorio alemán y también en otros, probaron los anticuerpos contra la proteína del ébola, e incluso contra el virus vivo, y confirmaron que parte de la respuesta inmunitaria que fue creada por la vacuna, y que fue estudiada por el grupo, es de hecho efectiva, explicando así el mecanismo de protección.
Aunque aún la información es muy poca para permitirnos afirmar que la vacuna puede producir respuesta inmunitaria contra otras especies del virus ébola, la investigación sugiere que los anticuerpos si funcionan contra varias cepas de una sola especie, y Diskin espera que otras investigaciones demuestren si, como lo esperan, una sola vacuna puede luchar contra la enfermedad en todo el continente.
Otra razón para tener esperanza, dice Diskin, es que los sujetos que han recibido la versión de dosis menor de la vacuna tuvieron un número similar de anticuerpos efectivos que aquellos que recibieron una dosis más alta, y esto puede llevar a reconsiderar los protocolos de administración y posiblemente permitir que se proteja a más personas.
Diskin y el equipo de investigación alemán pretenden continuar esta investigación. Basándose en una sorprendente observación adicional de esta investigación, en la que un grupo particular de anticuerpos efectivos que comparte la misma combinación germinal de cadena pesada y ligera se obtuvieron de una manera robusta en todos los individuos vacunados, ellos desean saber precisamente por qué y cómo se producen estos anticuerpos en particular, y cómo logran funcionar tan efectivamente contra el virus. También desean comprender si hay serios factores limitantes que puedan evitar la producción de anticuerpos específicos dirigidos a todas las especies del virus ébola luego de esta vacunación, o si es posible que el alcance de esta respuesta se pueda expandir mejorando las vacunas.
La investigación del doctor Ron Diskin es apoyada por el Centro Integrado contra el Cáncer Moross; El Instituto de Química Médica del doctor Barry Sherman; el Centro de Investigación de Ciencias de la Vida Jeanne y Joseph Nissim; y el patrimonio de Emile Mimran.
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