Plataformas de Vacunas y Diseño Racional

Las plataformas de vacunas son los distintos enfoques tecnológicos utilizados para presentar antígenos al sistema inmunitario, con el fin de que este desarrolle una memoria protectora y duradera. Estas van desde enfoques de patógenos completos (vacunas atenuadas vivas e inactivadas) hasta enfoques de antígenos purificados (vacunas de subunidades y recombinantes) y enfoques basados en genes (vacunas de vectores virales y de ácidos nucleicos) que instruyen a las propias células del receptor para que produzcan el antígeno. El diseño racional selecciona y modifica el antígeno, la plataforma y cualquier adyuvante para provocar la respuesta inmunitaria que se considera correlacionada con la protección contra un patógeno determinado.

Definition

Una plataforma de vacunas es una tecnología generalizable para administrar o expresar antígenos con el fin de inducir inmunidad protectora, y el diseño racional de vacunas es la selección y modificación deliberada y basada en la evidencia del antígeno, la plataforma y el adyuvante para provocar la respuesta inmunitaria que se correlaciona con la protección.

Scope

Esta área orienta al lector a través de las principales plataformas de vacunas y los principios de diseño que las conectan: las compensaciones que cada plataforma establece entre inmunogenicidad, seguridad, capacidad de fabricación y estabilidad, y el cambio de la atenuación empírica hacia un diseño racional guiado por la estructura y el genoma. Es una visión general metodológica y de referencia; los detalles esenciales se encuentran en las páginas temáticas de cada plataforma.

Sub-topics

• Vacunas inactivadas y de microorganismos completos
• Vacunas Atenuadas Vivas
• Vacunas de Ácido Nucleico (ARNm y ADN)
• Vacunas de Subunidades y Recombinantes
• Vacunas de Vectores Virales

Core questions

• ¿Qué respuesta inmunitaria se correlaciona con la protección contra el patógeno objetivo y qué plataforma tiene más probabilidades de provocarla?
• ¿Cómo equilibra cada plataforma la inmunogenicidad con la seguridad, la estabilidad y la facilidad de fabricación?
• ¿Cómo ha pasado el diseño de vacunas de la atenuación empírica a un diseño racional guiado por antígenos y genomas?
• ¿Qué papel desempeñan los adyuvantes y los sistemas de administración en la configuración de la magnitud y la calidad de la respuesta?

Key concepts

• Antígeno e inmunógeno
• Correlato de protección
• Plataformas de patógenos completos atenuados vivos vs. inactivados
• Plataformas de antígenos de subunidades y recombinantes
• Plataformas basadas en genes (vector viral, ácido nucleico)
• Adyuvantes
• Vacunología inversa y diseño basado en la estructura
• Compensaciones entre inmunogenicidad, reactogenicidad y seguridad
• Capacidad de fabricación y termoestabilidad

Mechanisms

Cada plataforma tiene como objetivo presentar el antígeno de una forma que active la detección inmunitaria innata y luego prepare respuestas adaptativas (células B productoras de anticuerpos, células T cooperadoras y citotóxicas) que persistan como memoria. Las plataformas de patógenos completos exponen el sistema inmunitario a muchos antígenos nativos a la vez; los organismos atenuados vivos se replican transitoriamente y tienden a inducir respuestas amplias y duraderas, mientras que las preparaciones inactivadas no pueden replicarse y a menudo necesitan refuerzos o adyuvantes. Los antígenos de subunidades purificadas y recombinantes están bien definidos y son seguros, pero con frecuencia requieren adyuvantes para ser suficientemente inmunogénicos. Las plataformas basadas en genes entregan instrucciones genéticas —a través de un vector viral o como ARNm o ADN— para que las células del receptor sinteticen el antígeno de forma endógena, lo que puede activar eficazmente las vías de las células T citotóxicas. El diseño racional superpone a estos mecanismos la elección del antígeno a utilizar, a menudo informada por la biología estructural y la minería genómica (vacunología inversa), y por el conocimiento del correlato de protección.

Clinical relevance

Comprender las plataformas de vacunas ayuda a interpretar cómo funcionan las diferentes vacunas autorizadas y en investigación, por qué difieren en la respuesta inmunitaria, los requisitos de la cadena de frío y los perfiles de reactogenicidad, y cómo se pueden desarrollar rápidamente nuevas vacunas contra patógenos emergentes. Esta entrada describe la ciencia de cómo se diseñan las vacunas y cómo se genera la protección; es un recurso de referencia y no una fuente de asesoramiento individual sobre inmunización.

Epidemiology

Las vacunas construidas sobre estas plataformas sustentan el control y, en algunos casos, la eliminación de importantes enfermedades infecciosas, y el concepto de plataforma resultó decisivo durante la pandemia de COVID-19, cuando múltiples plataformas —de ácidos nucleicos, de vectores virales, inactivadas y de subunidades— avanzaron en paralelo y a una velocidad sin precedentes.

History

El diseño de vacunas comenzó empíricamente con la inoculación de viruela bovina de Jenner y los cultivos atenuados de Pasteur, y durante la mayor parte del siglo XX se basó en la atenuación, inactivación y purificación de antígenos naturales. A partir de finales del siglo XX, la tecnología del ADN recombinante, la secuenciación del genoma (que permitió la vacunología inversa, ejemplificada por el trabajo sobre el meningococo B de Pizza y sus colegas en 2000), la biología estructural y las tecnologías de administración de genes convirtieron progresivamente la vacunología en una disciplina racional y basada en el diseño, una transición revisada en la historia de la vacunación de Plotkin.

Key figures

• Stanley Plotkin
• Rino Rappuoli
• Bali Pulendran
• Florian Krammer

Seminal works

• plotkin-2014
• plotkin-2010
• pizza-2000
• krammer-2020

Frequently asked questions

¿Qué es una plataforma de vacunas?

Una plataforma de vacunas es una tecnología generalizable para presentar o expresar antígenos al sistema inmunitario —por ejemplo, enfoques de atenuados vivos, inactivados, de subunidades/recombinantes, de vectores virales o de ácidos nucleicos— que puede adaptarse a muchos patógenos objetivo diferentes.

¿Qué significa el diseño racional de vacunas?

Es la selección y modificación deliberada y basada en la evidencia del antígeno, la plataforma y el adyuvante para provocar la respuesta inmunitaria específica que se cree que se correlaciona con la protección, cada vez más informada por la minería genómica y la biología estructural en lugar de la prueba y error empírica.