¿Cómo se hace y por qué tarda tanto una vacuna como la del coronavirus?

El 11 de enero de 2020, China reportó la primera muerte por covid-19. En ese momento, la enfermedad que meses después iba a confinar el mundo no tenía nombre, apenas se sabía que estaba afectando la respiración de unas 60 personas en una ciudad llamada Wuhan. Mientras tanto, Yong-Zhen Zhang, un científico de la Escuela de Salud Pública de Shanghai, le dio permiso a un colega suyo para publicar en una base de datos mundial la secuencia genética del nuevo virus que estaba causando esa enfermedad.

Para él, encontrar el genoma de nuevos virus era rutina, algo en lo que se había hecho experto hacía años. Sin embargo, esas 30.000 letras que representaban la secuencia de proteínas del SARS-CoV-2, fueron uno de los descubrimientos científicos más importantes del año: “En el genoma están todas las instrucciones para el funcionamiento de un virus, son como los planos de un arquitecto, por eso para nosotros, los científicos y los investigadores, es tan importante”, explica Jaime Castellanos, el director del Instituto de Virología de la Universidad del Bosque.

Castellanos contesta el teléfono y con su acento bogotano se asegura de explicar con la paciencia de un buen profesor cómo es que se hace una vacuna. Él trabaja con virus desde hace más de 20 años –primero con el de la rabia, luego con el dengue– y sabía que eventualmente iba a ver con sus propios ojos uno que fuera capaz de producir una pandemia. Sin embargo, cuando llegó a su oficina después de las vacaciones de fin de año, no pensó que ese fuera precisamente ese el que iba a hacer que todo el mundo entrara en cuarentena. “En el 2007 varios científicos escribimos el manual de pandemia para el virus de influenza. Nosotros veníamos prediciendo la aparición de virus pandémicos y siempre pensamos que vendría el H5N1, pero siempre hay alguno que se salta la fila”, explica. “Sin embargo, para finales de enero, ya sabíamos que estábamos ante un virus con potencial pandémico”.

Definir el genoma de un virus no es nada romántico. Es un proceso donde actúan en equipo la tecnología, el software de análisis, la lógica y la matemática. Mientras conversamos, Castellanos comparte fotos de un aparato llamado MinIon, que usa la nanotecnología para leer las secuencias de un genoma de ADN o ARN que existen un cualquier muestra y luego las traduce, a través de un software, a letras que representan una cadena de proteínas. “Para el caso del nuevo coronavirus se utilizaron tecnologías mucho más avanzadas, por eso el resultado fue tan rápido”, explica.

Sin embargo, además del genoma, para hacer investigaciones avanzadas también se necesita el virus mismo. El proceso de aislamiento, para un científico, es relativamente sencillo. Se trata de encontrar una muestra del virus en un paciente y de reproducirlo en células en condiciones ideales. Sin embargo, esto requiere de laboratorios con altos grados de seguridad, que garanticen que el virus no se va a “escapar”. En Colombia, por ejemplo, solo el laboratorio de la Universidad de Antioquia tiene el virus aislado.

Con esos dos ingredientes, la secuencia genética y el virus aislado, ya se puede empezar a pensar en una vacuna. Sin embargo, esto no es proceso fácil: hasta el momento la vacuna que se ha desarrollado con más rapidez se demoró cinco años. Fue la de las paperas, en los años sesenta.

Juan Carlos Zapata tiene un doctorado en virología en la Universidad de Antioquia. Trabajó durante 18 años investigando diferentes virus y estuvo vinculado con la Universidad de Maryland, en Estados Unidos, antes de comenzar a trabajar con una empresa farmacéutica privada. “Los tiempos de una vacuna son muy relativos: yo, con la fiebre de lassa, estuve trabajando 10 años y aún se sigue trabajando; con el VIH llevamos cuarenta años y todavía no hay una vacuna”, dice. “Sin embargo, con toda la tecnología que se ha desarrollado y el conocimiento que tenemos para entender las enfermedades, todo se puede acelerar mucho”.

Aunque en el laboratorio el proceso de investigación y de fabricación de los modelos de vacunas sigue unos procesos que pueden ser rápidos y sencillos, todos los estudios que necesita una vacuna para ser aprobada deben llevar un tiempo que, por lo general, es bastante largo. Primero se hacen estudios preclínicos que incluyen la experimentación con células en laboratorios y en animales para comprobar que la vacuna efectivamente produce una respuesta inmune contra el virus, y, luego siguen los estudios clínicos con humanos, que son la parte más compleja del proceso.

En los estudios clínicos hay tres fases. En la primera, la vacuna se inyecta a grupos pequeños, de menos de 100 personas, para comprobar que existe la respuesta a nivel celular y que la vacuna no produce efectos adversos importantes. En la segunda, el grupo de personas se amplía y se divide en subgrupos, por ejemplo, por edad. Y finalmente, en la tercera, se evalúa la eficacia al experimentar con la vacuna con grupos de miles de personas, en donde se hacen comparaciones entre las personas que reciben la vacuna y las que reciben placebo.

“Uno puede pensar en que hay un tiempo de entre un año y 18 meses desde que comienzan los estudios clínicos hasta que se aprueba el uso de una vacuna”, dice Zapata. Generalmente, cuando se completan todos los estudios y se comprueba la seguridad y la eficacia, comienzan los procesos de aprobación y se monta la infraestructura para la producción masiva de la vacuna. Sin embargo, la mayoría de farmacéuticas que han avanzado en los estudios de una posible vacuna contra el coronavirus, ya están pensando en esos procesos.

Jaime Castellanos resume esta aproximación en una frase: “Básicamente los laboratorios están pensando que es preferible tenerla lista la vacuna y botarla si no sirve, a no tenerla lista y saber que sirvió”.

También es importante saber que no hay una sola manera de lograr una vacuna. Las más sencillas son las que se hace a partir de los mismos virus, aunque en versiones inactivadas o atenuadas; también hay otras llamadas de vector viral y, finalmente, las de ARN mensajero –mRNA por sus siglas en inglés– que requieren de un complejo proceso de ingeniería genética.

En el momento de intentar explicar cada uno de esos conceptos, los científicos intentan utilizar metáforas para hacer de lo más complejo, algo que pueda entender cualquier persona. “Las vacunas que se preparan con los virus inactivos son muy sencillas”, dice Castellanos. “Mire por ejemplo la vacuna de la rabia: como los virus no se pueden reproducir por sí mismos y necesitan células para lograrlo, uno hace un ‘caldo’ de células en un laboratorio y las expone al virus para que se multiplique. Eso queda en botellas gigantescas, de cinco o veinte litros, luego uno le mezcla un químico que mata el virus o se expone a luz ultravioleta y al final todo se centrifuga y se limpia. Y ahí queda lista la vacuna. La ventaja es que es barata y rápida de hacer, la desventaja es que se necesitan dos o tres dosis para estar protegido”. En este momento, varias vacunas de laboratorios chinos, como Sinovac –que se está probando en São Paulo, Brasil–, Sinopharm o el Instituto Militar de Ciencias Médicas de ese país, se hacen con este método.

Otro grupo de vacunas son las vacunas que se hacen con virus atenuados: la diferencia es que en este caso el paciente recibe un virus activo que es capaz de replicarse, pero que no produce enfermedad. “El término es muy lindo porque se dice que este tipo de vacunas producen infección pero no enfermedad”, dice Castellanos. “Así es la vacuna de la fiebre amarilla: cuando uno se la pone, el virus entra, se multiplica y se producen muchos virus; son virus como brutos porque no producen covid, pero igual el cuerpo actúa y produce los anticuerpos y células para eliminar el virus. La ventaja es que la respuesta es mucho más poderosa”.

De acuerdo con Castellanos, la manera de atenuar las vacunas es pasando el virus, de forma repetitiva, a través de células de distintos animales generando mutaciones al azar, hasta que se produce un virus ideal para hacer una vacuna. Lo complicado, en este caso, es que este proceso puede llevar años. Sin embargo, también se hacen vacunas como la del dengue, en donde se generaron mutaciones programadas para crear, de manera planeada, virus debilitados.

El tercer grupo de vacunas son las recombinantes, o de vector viral: en este caso, los virólogos, en los laboratorios, comienzan a hacer trabajos de ingeniería molecular con el ARN del virus. “Es un trabajo manual: uno busca reactivos y encimas para separar el ARN del virus y enfocarse únicamente en las partes clave, como en el caso del coronavirus la proteína del gen ‘spike’, que es el que usa para entrar a las células”, dice Castellanos. “Después ese gen del virus se pasa a una bacteria para replicarlo indiscriminadamente y crear millones de copias de esa partecita del virus y finalmente se ensambla ese gen con otro virus, como un adenovirus de chimpancé, que no se replica en humanos”. De esa manera, un virus seguro es el vehículo que lleva la proteína clave de los anticuerpos contra el covid a las células. Vacunas como la de Oxford o la de Johnson y Johnson, que es la que tiene un estudio de fase 3 activo en Colombia, son de este tipo.

Finalmente, están las vacunas de ARN mensajero, o mRNA por sus siglas en inglés, que son las más complejas y difíciles de hacer porque requieren de muy alta tecnología. Para realizarlas los científicos aíslan el ARN de las partes clave del virus a través de ingeniería molecular, pero en vez de añadirlo a un virus seguro, como lo hacen las vacunas recombinantes, lo envuelven en capas de lípidos para que puedan entrar en las células. Es como inyectar un manual de instrucciones para que las células puedan producir sus propios anticuerpos. Vacunas como la de Moderna o la de BioNTech y Pfizer son de este tipo. Sin embargo, este tipo de aproximación tiene un reto logístico y es que las vacunas deben estar a una temperatura de -80 grados centígrados hasta el momento mismo de la inyección.

Fue precisamente el equipo detrás de la vacuna de BioNTech y Pfizer el que el lunes pasado el que anunció los primeros resultados de la tercera fase de estudios de su vacuna, que incluía una muestra de más de 40.000 personas y demostró más del 90 % de eficacia en el momento de prevenir la infección con coronavirus. Un resultado lo suficientemente positivo como para empezar a gestionar una licencia de uso de emergencia a finales de noviembre, aunque los estudios continúen, al menos, por los próximos dos años.

Nada mal para un proceso que comenzó hace apenas ocho meses.

Sin embargo, tener una vacuna exitosa no significa el fin de la pandemia. “La vacuna no es como un interruptor de prender y apagar”, explicó en septiembre Anthony Fauci, el director del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de Estados Unidos. “Todo va a ser gradual”. Después de la vacuna, además de meses de investigaciones pendientes, falta resolver varios problemas. Y aunque las grandes farmacéuticas ya están garantizando la producción de cientos de millones de dosis de vacunas durante 2021, la logística y las negociaciones entre países para adquirir las dosis y la vacunación del mínimo 70 % de la población que se necesita para detener una pandemia, requieren de un compromiso mucho mayor que el que requiere hacer una vacuna en un laboratorio.