Investigación encabezada por Jesús Arenas abre la puerta a una vacunación más segura y efectiva contra la tosferina

La tosferina es una enfermedad respiratoria infecciosa altamente contagiosa causada por la bacteria Bordetella pertussis, que afecta a personas de cualquier edad, pero que es principalmente peligrosa en bebés, ya que puede causarles la muerte. Solamente en 2018 hubo 151.000 casos a nivel mundial; en España, desde el 2015 el número de casos oscila entre los 8.300 y 4.000 por año.

A pesar de la existencia de una vacuna acelular contra esta enfermedad, la incidencia ha seguido creciendo en los países industrializados en las últimas dos décadas.  No obstante, Jesús Arenas, investigador y profesor de la Universidad de Zaragoza y miembro del IUI Mixto Agroalimentario de Aragón (IA2, UZ-CITA), acaba de descubrir cómo eliminar mediante ingeniería genética la toxicidad de otra vacuna (vacuna celular) que resulta más efectiva pero que se había dejado de utilizar por generar ¨efectos adversos¨. Esto permitirá que esta nueva vacuna pudiera sustituir a la actual cuya efectividad ha disminuido considerablemente.

El hallazgo ha sido patentado a nivel internacional y acaba de ser publicado en un artículo en la revista científica Vaccines, del queJesús Arenas es el autor principal. Su metodología podría ser útil para generar vacunas contra otros patógenos de humanos y de animales que resulten más económicas, efectivas y seguras. La investigación ha sidosido realizada en colaboración con investigadores de la Universidad de Utrecht, el Instituto Translacional de Vacunas Holandés (IntraVac) y la Universidad de Viena.

Dos tipos de vacunas y una enfermedad que resurge

En los años 50 del siglo pasado se desarrolló una vacuna basada en células enteras, denominada vacuna celular, que resultó ser muy efectiva, reduciendo drásticamente el número de casos. De hecho, antes de su introducción la tosferina era una de las enfermedades más comunes en el mundo, afectando principalmente a bebés y niños -el 50% desarrollaban la enfermedad-. Sin embargo, su administración generó ciertos efectos tóxicos que no están permitidos por la regulación de los países industrializados, por lo que la vacuna celular fue reemplazada por una vacuna acelular basada en antígenos, que ha mostrado ser segura y a priori efectiva.

A pesar del uso de esta vacuna, en las últimas dos décadas la enfermedad ha resurgido particularmente en los países industrializados donde se utiliza la vacuna acelular, con un aumento progresivo en la incidencia, hospitalizaciones y mortalidad. Este escenario es debido posiblemente a que la bacteria ha evolucionado y se ha adaptado a la respuesta inmunológica inducida por la vacuna.

Búsqueda de una alternativa desde hace 15 años

Así, existe en la actualidad una demanda para crear una vacuna más efectiva. Una posibilidad es la generación de una nueva vacuna celular que carezca de toxicidad. La toxicidad está principalmente determinada por el lipopolisacárido (endotoxina), una estructura esencial para la supervivencia de la bacteria.

Desde hace más de 15 años diversos grupos de investigación han intentado modificar el lipopolisacárido sin éxito: a diferencia de otras especies, la investigación ha mostrado que pertussis no acepta fácilmente modificaciones en esta estructura. Hasta ahora, en que el grupo de investigación de Jesús Arenas lo ha logrado.

El gran logro actual gracias a la ingeniería genética

Para este hallazgo, el equipo de Jesús Arenas ha utilizado técnicas de ingeniería genética. ¨Hemos reemplazado algunas enzimas de la ruta de síntesis del lipopolisacárido de otras bacterias y hemos mutado los genes que codifican dichas enzimas en pertussis”, comenta el investigador. “Se realizaron muchas mutaciones pero ninguna resultaba efectiva o la bacteria no sobrevivía”.

Sin embargo, utilizando cambios muy sutiles, los investigadores han conseguido generar dos cepas mutantes que están libres de endotoxicidad. Los ensayos de toxicidad se han realizado en líneas celulares humanas y en animales de experimentación y en una de ellas el lipopolisacárido resultó carecer de toxicidad en todos los experimentos. Ahora se están llevando a cabo estudios en Estados Unidos para evaluar si la vacuna es igual de efectiva que la anterior y los primeros resultados han sido muy prometedores.

Los resultados de esta investigación han sido publicados en el siguiente artículo científico:

Arenas, J.; Pupo, E.; Phielix, C.; David, D.; Zariri, A.; Zamyatina, A.; Tommassen, J.; van der Ley, P. Shortening the Lipid A Acyl Chains of Bordetella pertussis Enables Depletion of Lipopolysaccharide Endotoxic Activity. Vaccines 2020, 8(4), 594; https://doi.org/10.3390/vaccines8040594