¿Cómo resolvería un rompecabezas si no supiera qué piezas usar, cuántas necesitaría, cómo se suponía que se vería cuando hubiera terminado o qué posible función tendría?
Frank Graham enfrentó tal desafío en 1969 cuando era un investigador postdoctoral canadiense en el laboratorio del biólogo molecular Alex Van der Eb en los Países Bajos, trabajando con el adenovirus humano 5 (Ad5). Cuando regresó a Canadá en 1973, continuó su trabajo con el Ad5 en el Grupo de Investigación del Cáncer en los departamentos de biología y patología de la Universidad McMaster.
La tecnología duradera que desarrolló continuaría sirviendo a la humanidad de muchas maneras. Algunos de ellos todavía están surgiendo hoy, pero uno se destaca sobre el resto: el vector Ad5 de Graham serviría como una plataforma mundial para las vacunas contra Covid-19, incluidas las vacunas AstraZeneca y Johnson & Johnson aprobadas en Canadá.
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El rompecabezas que resolvió Graham fue la creación de un valioso vector viral: un caballo de Troya microscópico que se puede ensamblar fácilmente, fabricar a granel a bajo costo y se mantiene estable a temperaturas normales de refrigerador. Lo más importante es que es eficaz para transferir ADN extraño a células de mamíferos, incluidas las células humanas.
Los vectores virales son virus modificados que pueden hacer que el cuerpo genere respuestas protectoras sin causar infecciones. Estas entidades similares a un virus, que generalmente se vuelven incapaces de replicarse, pueden lograr lo que pueden lograr los virus naturales e intactos, pero sin la destrucción infecciosa. Pueden ingresar a las células humanas e instruir a la maquinaria de esas células para que exprese los genes transportados por el vector, lo que hace que la célula produzca y exporte las proteínas codificadas por esos genes, todo sin modificar permanentemente la célula huésped.
Eso significa que una vez que se administra una vacuna de vector viral para Covid-19, puede expresar la proteína de pico del coronavirus que está diseñada en el genoma del vector. Esto permite que las células afectadas presenten el antígeno de la proteína de la Covid-19 al sistema inmunológico humano y estimulen las defensas inmunitarias contra una infección por el virus.
Los vectores virales inducen una respuesta inmunitaria muy potente. Generan tanto un anticuerpo neutralizante para prevenir la infección como células T asesinas (células T citotóxicas o CTL) para destruir las células infectadas con Covid-19.
Se han desarrollado para vacunas varios vectores virales reconocidos que no se replican. Estos incluyen los basados en adenovirus, virus adenoasociados, virus del herpes (como citomegalovirus) y virus vaccinia, junto con vectores basados en retrovirus, incluido el virus de la leucemia murina de Moloney y otros basados en lentivirus modificado (VIH). Todos se han utilizado en ensayos clínicos tanto de terapia génica como de administración de vacunas con éxito variable.
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Sin embargo, para un uso eficaz a gran escala como vacunas seguras, se prefieren los vectores virales basados en adenovirus (infames por causar el resfriado común) o virus vaccinia. En el campo de las vacunas contra la Covid-19, las que más se destacan son las basadas en vectores adenovirales. Aquí es donde entran en juego los descubrimientos de Graham.
Como primera pieza del rompecabezas, Graham desarrolló un método para transferir ADN extraño (en este caso, piezas del genoma del subtipo 5 de adenovirus humano) a una célula.
El artículo que describe esta técnica ha sido citado por más de 10 mil investigadores desde su publicación, lo que lo convierte en uno de los mayores éxitos de la ciencia moderna.
Debido a que los vectores virales generalmente no se replican, la expansión (replicación) del vector para la fabricación y producción de vacunas presentó un desafío. Los vectores necesitan células vivas para albergarlos y hacer las órdenes de los vectores, lo que les permite reproducirse. Lo que se necesitaba era una línea de células autoperpetuantes implantadas con un virus o vector modificable.
Esto fue resuelto por el segundo enfoque de Graham. En la Universidad McMaster, utilizó su técnica de transferencia de ADN para establecer una línea celular humana estable, fácil de cultivar y manipulable llamada células HEK293, que contenían permanentemente los genes necesarios para permitir el crecimiento de un vector de replicación deficiente. El artículo de Graham sobre esta línea celular es otro clásico, con más de 6 mil citas.
La línea celular HEK293 y sus derivados se utilizan ahora en todo el mundo, en la industria y en laboratorios de investigación tanto universitarios como gubernamentales, para fabricar vacunas y muchos otros productos biológicos.
Como tercer enfoque, Graham preparó herramientas de biología molecular estables y robustas para permitir la creación fácil de vectores de adenovirus estables con inserciones de genes extraños que podrían acomodar hasta 8 mil pares de bases (unidades individuales de código genético) de información genética ajena, que son datos suficientes para producen las proteínas más útiles. Esto se usa tanto para la transferencia y expresión de genes (en terapia génica) como para la entrega de vacunas, como hemos visto con las vacunas contra la Covid-19.
Para las vacunas, el proceso hizo posible tomar un virus que causa síntomas de resfriado, eliminar los genes que le permiten reproducirse y reemplazarlos con genes de un agente infeccioso, como un virus diferente, que es el objetivo final de una vacuna. Esos genes agregados desencadenan la producción de un elemento inofensivo del virus objetivo. Luego, el cuerpo reconoce y ataca este elemento, generando inmunidad. En el caso del virus de la Covid-19, este elemento es el pico de proteína.
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Estos avances se lograron con el adenovirus humano 5 y se aplicaron directamente en las vacunas contra Covid-19 desarrolladas por CanSino en China y la vacuna Sputnik V en Rusia. El proceso también se ha adaptado a otros subtipos de adenovirus para las vacunas. Estos incluyen la vacuna de vector de adenovirus de chimpancé desarrollada por la Universidad de Oxford y AstraZeneca, y la vacuna de vector de adenovirus humano 26 desarrollada por Johnson & Johnson.
Graham, ahora jubilado y viviendo en Italia, ciertamente sabía cómo armar un rompecabezas. Hoy, medio siglo después de sus primeros éxitos en la creación de vectores virales, miles de millones de personas en todo el mundo le tienen que agradecer por protegerlos del virus pandémico.
