Un equipo de investigación de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido anunció recientemente que una nueva vacuna de ADN diseñada con inteligencia artificial (IA) ha completado su primer ensayo en humanos. Su objetivo es proporcionar una protección de amplio espectro contra todas las variantes conocidas del coronavirus humano y virus relacionados potencialmente transmitidos de murciélagos a humanos mediante una sola vacunación.
Los investigadores describen la vacuna como un tipo de vacuna "fundamentalmente nueva", con componentes antigénicos clave diseñados íntegramente con IA. Las vacunas tradicionales generalmente se dirigen a un virus específico y entrenan al sistema inmunológico para que reconozca una o algunas proteínas virales. Sin embargo, los virus siguen mutando. Cuando el rango de mutación sea lo suficientemente grande, el poder protector de la vacuna original se reducirá significativamente. Es por eso que la vacuna contra la influenza debe actualizarse cada año y la fórmula de la nueva vacuna contra el coronavirus se ha actualizado muchas veces desde 2021. El equipo de investigación señaló que la IA proporciona una nueva solución a este problema: al analizar los datos genéticos de miles de virus relacionados, la IA puede detectar fragmentos de secuencia que están altamente conservados entre diferentes cepas y no son propensos a cambios durante la evolución, proporcionando así un objetivo para el diseño de vacunas dirigidas a "toda la familia de virus" en lugar de limitarse a una determinada cepa conocida.
Específicamente, el equipo de Cambridge utilizó IA para escanear el subgénero "sarbecovirus", incluidos los virus que causan el SARS y el COVID-19, así como una serie de coronavirus animales, en busca de características comunes que casi no han cambiado durante la evolución a largo plazo. Estas regiones estables finalmente se utilizaron como objetivos inmunológicos para nuevas vacunas. Los investigadores esperan que al bloquear estas "debilidades comunes" que no son propensas a la mutación, aún puedan mantener un cierto grado de protección cruzada cuando surjan nuevos virus relacionados en el futuro, ganando así un tiempo valioso para responder a epidemias desconocidas.
A diferencia de la vacuna de ARNm contra la COVID-19 con la que el público está más familiarizado, esta nueva vacuna utiliza tecnología de ADN. En comparación con las vacunas de ARNm, las vacunas de ADN son generalmente más estables en almacenamiento y transporte y requieren condiciones de cadena de frío más bajas, lo cual es particularmente crítico para los países de bajos ingresos con una infraestructura de cadena de frío limitada. Además, la vacuna no requiere la tradicional inyección con aguja. En cambio, la vacuna se inyecta en la piel mediante un flujo de líquido a alta presión. Se espera que este método de administración sin agujas reduzca el dolor durante la vacunación, al mismo tiempo que facilite su implementación rápida y mejore la eficiencia de la vacunación en brotes a gran escala.
Desde una perspectiva de salud pública, los investigadores enfatizan que si este enfoque técnico resulta efectivo, se espera que las vacunas de amplio espectro cambien la forma en que los humanos responden a las enfermedades infecciosas emergentes. Al diseñarse para centrarse en características compartidas entre cepas dentro de una familia de virus, se espera que las vacunas de amplio espectro brinden protección básica contra virus nuevos, aún por detectar, en las primeras etapas de una epidemia, lo que permitirá a las autoridades de salud pública interrumpir las cadenas de transmisión antes de que se desarrolle una pandemia. La misma idea también se considera un potencial "cambio de juego" en el campo de la gripe: actualmente, los científicos necesitan predecir de antemano las cepas dominantes de cada temporada de gripe. Una vez que la predicción sea incorrecta, el efecto protector de la vacuna se reducirá considerablemente. Si se puede desarrollar una "vacuna universal contra la influenza" que apunte a las características compartidas de múltiples cepas de influenza, se espera que termine esta "guerra de recuperación" anual.
La última epidemia de ébola pone de relieve la urgencia práctica de esta dirección. Los brotes recientes en la República Democrática del Congo y Uganda han sido impulsados principalmente por la cepa Bundibugyo, que puede eludir la protección de las vacunas existentes, poniendo a las comunidades locales en mayor riesgo. Si bien los investigadores están desarrollando urgentemente una nueva vacuna contra esta cepa específica, una vacuna de amplio espectro contra toda la familia de virus, si se implementa con anticipación, probablemente evitará una situación pasiva similar de "reemplazo de cepa - vacuna rezagada".
En este último ensayo en humanos, los investigadores informan que es la primera vacuna del mundo diseñada por IA que se prueba en humanos. Los resultados mostraron que la vacuna de ADN pudo estimular el sistema inmunológico de los sujetos y producir anticuerpos que podrían reconocer múltiples sarbecovirus. El ensayo también demostró que esta ruta técnica era en general segura y bien tolerada entre los sujetos. El equipo cree que este resultado muestra que la IA tiene un potencial importante en el diseño de nuevas vacunas con "resistencia a mutaciones" contra posibles patógenos pandémicos futuros, y que el sistema de administración de medicamentos sin agujas aporta ventajas adicionales a la promoción de la vacunación a escala global.
Sin embargo, los investigadores también admiten que estos avances aún están lejos de ser una verdadera "vacuna universal". Aunque la respuesta inmune observada en el estudio actual es de amplio espectro, el nivel general sigue siendo moderado. Aún no está claro cuánto tiempo se puede mantener el efecto protector y si se necesitan inyecciones de refuerzo adicionales. Además, se necesitan ensayos clínicos más amplios para verificar si la vacuna realmente puede prevenir o mitigar diferentes infecciones virales en condiciones del mundo real.
Los expertos señalan que será difícil que una vacuna universal que pueda utilizarse ampliamente esté completamente madura en varios años. Cualquier vacuna nueva aún debe pasar por ensayos clínicos de múltiples etapas y con muestras grandes para demostrar su seguridad, eficacia y capacidades de protección a largo plazo. No obstante, este estudio muestra que con la ayuda de la IA, la comunidad científica se está acercando gradualmente a este objetivo, y el análisis sistemático y el diseño rápido de grandes linajes de virus con la ayuda de algoritmos pueden acortar significativamente el tiempo desde el concepto hasta la aplicación clínica de las vacunas de próxima generación.