Haciendo vacunas

Una vez que los científicos escogen un tipo de vacuna para producir, necesitan decidir cómo hacerla. Como cualquier otro producto, la vacuna necesita ser ensamblada en una forma particular y producirse en cantidades suficientes para ser repartida a millones de personas que las necesitan. La producción de vacunas se realiza generalmente en un organismo vivo o en un grupo de células. Ya que las células contienen una parte necesaria para leer las instrucciones del ADN y crear proteínas, son “fábricas” perfectas para crear vacunas.

Ciertos tipos de bacterias, como E. coli, son usadas comúnmente para hacer vacunas ya que crecen muy rápido y han sido usadas comercialmente por un largo tiempo. Las compañías cultivan a esta bacteria en grandes contenedores llamados biorreactores, en donde les proveen todos los nutrientes que necesitan para crecer.

La levadura es otro organismo usado para producir proteínas y vacunas. Justo como E. coli, la levadura es cultivada en grandes biorreactores. Sin embargo, ambas tienen problemas produciendo proteínas más complejas que son requeridas para ciertas vacunas. Así que, como tú necesitas escoger las herramientas correctas para un proyecto, los investigadores escogen otras células y otros organismos para producir productos más complicados. Las células de los mamíferos (generalmente de ratones y ratas) y los huevos de pollo son algunas alternativas.

De hecho, muchas vacunas de la gripe son producidas en huevos de gallina. No obstante, usar huevos como “fábricas” para hacer vacunas tiene algunas desventajas (por ejemplo, algunas personas son alérgicas a los huevos), así que los investigadores deciden usar otros métodos. Un método fascinante para hacer vacunas es haciéndolas en plantas. Las plantas tienen toda la maquinaria molecular para hacer proteínas complicadas, así que pueden ser usadas como una alternativa a las células de los mamíferos.

Una vez que los tipos de células han sido elegidos, la producción de vacunas se realiza en cinco pasos principales. Lo puedes imaginar como otros procesos de producción similares. Veamos el ejemplo del aceite de oliva:

Para hacer aceite de oliva, primero necesitas cultivar las aceitunas (crecimiento o generación), después cortar cuidadosamente las aceitunas del árbol (separación). Después hay que remover hojas o ramitas que se cortaron junto con las aceitunas y también lavar y quitar cualquier suciedad (purificación). Una vez que tengas aceitunas maduras y limpias, después obtienes el aceite. Tal vez quieras agregar uno o dos ingredientes más para suavizar el aceite, remover ciertas moléculas, o que huela menos fuerte (todo lo cual podría considerarse como una suplementación). Finalmente, almacenar el aceite en un área fresca hasta que esté listo para guardarse en botellas. Y, para terminar, estará listo para entregar a personas con mucha hambre.

Piensa en cada uno de los pasos anteriores mientras vemos la producción de vacunas, dividido en los siguientes pasos:

1. Producción de antígenos

El primer paso es generar, o hacer crecer, el antígeno (al igual que las aceitunas). Los antígenos son sustancias extrañas o patógenos que desencadenarán una respuesta inmunitaria cuando se introduzcan en el organismo. Los investigadores pueden cultivar y recolectar el ADN o la proteína del patógeno para que actúe como antígeno. Las vacunas pueden centrarse en diferentes tipos de antígenos, pero nosotros nos centraremos en uno de los más sencillos: las vacunas virales.

Para las vacunas virales, el primer paso es hacer crecer los virus. Las células de embriones de pollo o las células de otros tejidos vivos se utilizan para esto.

 2. Separando el antígeno

El segundo paso es la “liberación” del antígeno de las células o del medio de crecimiento (como recolectar aceitunas del árbol). La separación del antígeno permite a los investigadores centrarse en la parte más importante del virus que provocará una respuesta inmunitaria. Lo separan mediante centrifugación, donde se separan los diferentes componentes de las células. Luego, los investigadores pueden romper (o lisar) las células con productos químicos, lo que libera los antígenos. Este proceso tiene como objetivo recolectar la mayor cantidad de antígeno posible de una muestra.

3. Purificación

El siguiente paso en el proceso de producción es purificar aún más el antígeno cosechado (o, en el caso de las aceitunas, remover las ramitas, hojas y suciedad, antes de aplastarlas). La purificación de antígenos remueve cualquier impureza o contaminantes como el ADN, proteínas, y otras moléculas de las células en las que crecieron. Una técnica especial es usada para separar y purificar diferentes partes de la mezcla basado en factores como el tamaño, o su tendencia a pegarse a otras moléculas.

Para vacunas basadas en virus, debilitar o matar (inactivar) el virus vivo también puede ocurrir en esta etapa de producción.

4. Suplementación

Este paso incluye la adición de componentes extra que incrementarán el buen funcionamiento de la vacuna (o, como el aceite de oliva, agregar componentes extra que pueden alterar su color u olor). Esto puede incluir un auxiliar, es decir, un material que cause una respuesta inmune más fuerte para el antígeno. Pero los auxiliares son incluidos típicamente sólo en vacunas que no contienen virus vivos. Las vacunas con virus vivos causan una respuesta inmune fuerte por sí solas. Las vacunas inactivadas o vacunas con subunidades pueden crear una respuesta inmune fuerte sí el auxiliar es agregado.

También se agregan productos químicos a la mezcla de la vacuna para estabilizarla, lo que aumenta su vida útil. Los viales de dosis múltiples de vacunas, como el de la influenza, pueden usar conservadores, aunque actualmente en la mayoría de los casos ya no se incluyen en las vacunas (en su lugar, se empaquetan individualmente). Los conservadores ayudan a que esas vacunas de múltiples viales funcionen de forma segura durante más tiempo, asegurándose que ni los hongos ni las bacterias crezcan en ellas. Con el aceite de oliva, la conservación puede incluir asegurarse de almacenarlos en un lugar limpio y a la temperatura correcta.

5. Empaquetamiento y distribución

El paso final en la producción es el empaquetamiento (botellas para el aceite de oliva, o en sistemas de entrega para vacunas). Los componentes de las vacunas son combinados en jeringas o viales y sellados para mantenerlos estériles (otra forma de decir extra limpio). Muchas vacunas son empaquetadas individualmente, ya que ayuda a mantenerlas útiles por más tiempo. Después de empaquetarlas, las vacunas son etiquetadas y distribuidas. 

En los Estados Unidos, Buenas Prácticas de Manufactura (GMP por sus siglas en inglés) son cuidadosamente seguidas por aquellos que hacen las vacunas, para estar seguros que tienen la calidad y estándares establecidos por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA por sus siglas en inglés). En tantos pasos, las vacunas son probadas para ver qué tan bien funcionan y qué tan seguras son. Si se aprueba una vacuna para el público, puedes confiar en que es segura; son principalmente aquellos con alergias a los ingredientes de las vacunas los que deberían preocuparse por su seguridad.

Cunningham, Anthony L., et al. “Vaccine Development: From Concept to Early Clinical Testing.” Vaccine, vol. 34, no. 52, Elsevier Ltd, Dec. 2016, pp. 6655–64, doi:10.1016/j.vaccine.2016.10.016.

Tripathi, Nagesh K., and Ambuj Shrivastava. “Recent Developments in Bioprocessing of Recombinant Proteins: Expression Hosts and Process Development.” Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, vol. 7, Frontiers Media S.A., 20 Dec. 2019, p. 420, doi:10.3389/fbioe.2019.00420.

Imagen de embrión de pollo por CDC/ Dr. Kirsh.