De ratones, vacunas y personas: qué sabemos sobre la seguridad y la eficacia de las vacunas probadas en miles de voluntarios

En apenas 24 horas, se suspendían dos ensayos clínicos contra el covid-19, una vacuna de Johnson & Johnson y un tratamiento experimental de Lilly. En el primer caso, se debió a la aparición de una “enfermedad inexplicable” en uno de los participantes y la segunda, a problemas de seguridad que no han trascendido. En septiembre, AstraZeneca suspendía sus ensayos clínicos de una vacuna tras el descubrimiento de dos casos de daños neurológicos en voluntarios vacunados. Los ensayos se han reanudado en el Reino Unido y en Brasil, pero no en Estados Unidos.

Nada anormal o preocupante en este punto, según los expertos. En los ensayos clínicos participan decenas de miles de voluntarios, por lo que pueden aparecer de forma “natural” enfermedades graves en los participantes, sin estar relacionadas con la inoculación de la vacuna. “Esto demuestra por lo menos que las cosas son serias y transparentes”, dice Daniel Floret, pediatra y vicepresidente de la Comisión Técnica de Vacunación de la Autoridad Nacional de Sanidad de Francia. “Ahora tenemos que evaluar estos problemas y comprobar si el tratamiento está relacionado”.

Estas investigaciones están en marcha. Sin embargo, plantean una cuestión delicada que rara vez se aborda, ¿qué sabíamos sobre la seguridad y la eficacia de estos productos antes de que se pusieran a disposición de los seres humanos? En otras palabras, ¿de qué datos se dispone en los animales? En estos momentos, en lo que respecta a las vacunas mejor posicionadas en la carrera contra el covid-19, la respuesta es bastante clara: su velocidad de desarrollo no ha permitido realizar ensayos preclínicos de la misma calidad que en condiciones normales. Por un lado, se ha probado en pocos animales y, por otro, estos animales no eran los adecuados.

De hecho, el Sars-Cov-2 no infecta a los clásicos ratones de laboratorio. No tienen el mismo receptor ACE2 que los humanos, el que permite al virus entrar en las células. Por suerte, porque de lo contrario, la población de ratones representaría un enorme reservorio de coronavirus. De ahí el enigma que de inmediato se planteó a los científicos de todo el mundo, ¿cómo es posible entender la evolución de este virus y desarrollar respuestas eficaces sin poder reproducir en el laboratorio una infección similar a la nuestra?

A continuación presentamos una mirada retrospectiva a una invisible pero crucial carrera contra el reloj para la investigación.

5 de febrero de 2020. Un vehículo cruza el puente de la autopista que lleva a la Isla de la Montaña Desierta, Maine, en Estados Unidos. Bordea la costa atlántica, pasa por el pequeño pueblo de Bar Harbor y se detiene un poco más adelante, en el aparcamiento del Jackson Laboratory. En su carga, 16 frascos de esperma de ratón congelado concentran todas las esperanzas.

Dos días antes, Cathleen Lutz, la directora de este centro de ratones de laboratorio norteamericano, había recibido un e-mail de uno de sus colaboradores chinos, confinado en Wuhan con su familia. Su aterradora historia terminaba con una pregunta: “¿Qué puede hacer el Jackson Laboratory?”. Afectada por la situación, Cathleen Lutz se sumerge en la literatura científica. Descubre que en 2007 investigadores norteamericanos habían desarrollado un modelo de ratón para estudiar el Sars-Cov-1. Se trataba de ratones modificados genéticamente para contener el receptor humano ACE2, la famosa puerta de entrada del virus.

Enseguida, llama a uno de los creadores de esta cepa de ratón, Stanley Perlman de la Universidad de Iowa. “Dejamos de criar estos ratones hace unos años, pero guardamos algo de esperma por si acaso”, dice ahora el especialista en coronavirus. Unos días antes, su equipo también había decidido descongelar algunos frascos de esperma para la fertilización in vitro con el fin de “resucitar” a estos ratones. “Pero era obvio que no podíamos satisfacer la demanda global que se avecinaba”, señala el inmunólogo estadounidense, que inmediatamente accedió a enviar a Cathleen Lutz todo el stock congelado. “Le dijimos a Jackson que no había restricciones en la distribución de estos ratones”.

Así es como, un mes después del descubrimiento de los primeros casos del covid-19 en China, 16 frascos de esperma de ratón congelado iniciaron un discreto pero no menos decisivo viaje a través de Estados Unidos, desde la ciudad de Iowa hasta la isla de las Montañas del Desierto. Allí, en el inmenso almacén de animales del Jackson Laboratory, varios cientos de ratones esperan la estimulación hormonal de los ovarios para recoger el mayor número posible de ovocitos. Las preciosas pajitas se descongelan lentamente y se lavan. El equipo entonces lleva a cabo tantas fecundaciones in vitro como resulta posible. Tres semanas después, nacen los primeros ratones, la mitad de los cuales han heredado el gen humano ACE2 de sus ancestros transgénicos.

“Enviamos algunos especímenes a investigadores para verificar que estos ratones representaban un buen modelo de infección con este nuevo coronavirus”, precisa Cathleen Lutz. “Pero era importante expandir primero nuestras colonias de ratones, para asegurar un suministro continuo y masivo”. Sólo una decena de laboratorios reciben estos ratones tan esperados durante el mes de mayo.

Aparte de estos pocos afortunados, la distribución sólo dio comienzo realmente a mediados de junio. Y en Francia, los investigadores aseguran que era imposible conseguirlos antes de julio. "Los laboratorios americanos fueron atendidos primero", se quejan. La crisis ha revelado la necesidad de relocalizar las industrias sanitarias (mascarilla, reactivos, pruebas, vacunas, etc.). Pero ¿tal vez la producción de animales de laboratorio debería añadirse a esta larga lista de “industrias estratégicas” en caso de una pandemia?

Ante esta escasez, los investigadores se organizan y empiezan a desarrollar otros modelos. Los primates no humanos a menudo son considerados un modelo ideal porque son muy próximos a los humanos. En este caso, se sabe que son sensibles al virus y desarrollan síntomas respiratorios. El problema subyace en esta ocasión en que la mayoría de los proveedores son chinos. Entre el cierre de fronteras cerradas y la preferencia nacional, el transporte de monos es raro. Hay otra limitación: estos animales resuelven rápidamente su infección y no es éticamente factible hacer numerosas disecciones para estudiar sus pulmones. Por lo tanto, es difícil evaluar la eficacia del tratamiento en su enfermedad. Algunos laboratorios han recurrido a ellos para probar sus vacunas: Janssen, AstraZeneca, Sinovac y, posteriormente, Moderna y Pfizer.

Sin embargo, cuando la compañía estadounidense Moderna puso en marcha su primera fase de ensayos clínicos en humanos el 16 de marzo, su vacuna sólo había sido probada previamente en unas pocas docenas de ratones. Ratones clásicos de laboratorio, por lo tanto carentes del receptor del virus. A falta de modelos animales adecuados, Moderna, como la mayoría de los demás fabricantes líderes en la carrera de las vacunas, optó por el enfoque opuesto: adaptar el virus a los modelos animales disponibles y no al revés. Un primer método consiste en repetidas inoculaciones en el animal. Por ejemplo, se infecta un ratón; unos días después, las pocas partículas virales que quedan en sus pulmones son recuperadas, luego se le inoculan de nuevo a otro ratón, etc. Un equipo chino ha logrado así “adaptar” este virus a los clásicos ratones blancos después de seis idas y venidas. Los ratones infectados desarrollaban entonces una “neumonía moderada”.

Moderna, por su parte, usó un virus modificado genéticamente por un equipo de investigadores... norteamericanos por supuesto. Llevaron a cabo dos mutaciones en el gen de la proteína S del virus, el que se une al receptor ACE2 en las células humanas, para que pudiera reconocer el receptor ACE2 de los ratones. Luego mostraron que este virus llamado Sars-Cov-2 MA (de mouse-adapted) se multiplicó en las células de las vías respiratorias de los ratones, resultando en una “enfermedad leve a moderada”.

Sin embargo, estos virus no son exactamente aquellos con los que tenemos un problema. “Obviamente, no están tan bien adaptados a los ratones...”, critica Pierre Charneau, director científico de TheraVectys, una empresa francesa de nueva creación especializada en el desarrollo de vacunas. En el caso de Moderna, la cantidad de virus detectada en los pulmones de los ratones después de la inoculación sigue siendo baja. “Las dosis medidas son 100.000 veces más bajas que las encontradas en ratones con el receptor ACE2 humano. Si hubieran utilizado los ratones transgénicos del laboratorio Jackson Laboratory, habrían tenido más problemas para mostrar protección”, dice.

También entre los hámsteres; los viejos y los machos, más enfermos

En lugar de esperar a los ratones de EE.UU., Pierre Charneau aprovechó el confinamiento para desarrollar sus propios ratones. Por un lado, un nuevo modelo transgénico, que empieza a poder distribuirse. Por otro, un modelo que es mucho más rápido de desarrollar, ratones “transductores”. “Se transfiere el gen del receptor humano ACE2 a los pulmones de los ratones mediante un virus inofensivo: el adenovirus”, explica el investigador francés, especializado en esta técnica conocida como transgénesis.

Este virus, que por lo tanto sirve como vector, se introduce en las células del pulmón. Las células comienzan entonces a fabricar los receptores humanos ACE2 durante unas semanas. Expuestos al virus, estos ratones desarrollan una neumonía grave, con grandes cantidades del virus en sus pulmones. Sin embargo, ningún otro tejido puede verse infectado ya que el receptor solo lo producen las células del pulmón. Y la infección se resuelve al cabo de una semana.

Para Osivax, una compañía de biotecnología con sede en Lyon que también está desarrollando una vacuna Covid, “nos dimos cuenta rápidamente de que los modelos de ratones no valían la pena. Para probar la eficacia de nuestra vacuna, nuestro primer modelo es el hámster”, asegura Delphine Guyon-Gellin, veterinaria de formación, que dirige el proyecto de la vacuna.

El hámster dorado (Mesocricetus auratus) es, de hecho, el tercer modelo animal utilizado en Sars-Cov-2, junto con los primates y los ratones. Tiene la ventaja de tener el mismo receptor ACE2 que los humanos. Expuesto al virus, desarrolla síntomas respiratorios pero no sólo eso, pierde peso, se acurruca, le cambia el pelo... Se encuentran grandes cantidades del virus en sus pulmones, pero también en los intestinos. Los ancianos y los machos lo sufren más que los jóvenes y hembras, como sucede en los humanos. Aún más interesante es que los hámsteres pueden infectarse entre sí.

Además, a diferencia de los ratones de laboratorio, estos animales no son clones, no todos tienen la misma secuencia genética. Esto permite observar la diversidad de respuestas al virus o a las vacunas. “Con los ratones, hay un mayor riesgo de seleccionar vacunas que no funcionarán muy bien en los humanos”, concluye Delphine Guyon-Gellin.

Sin embargo, la mayoría de las vacunas mejor situadas se han probado, con premura, en ratones. A falta de desarrollar una neumonía grave o problemas inflamatorios como en el caso de los seres humanos, la eficacia de estas vacunas se juzgó esencialmente por otro indicador: su capacidad de generar una alta producción de anticuerpos en la sangre. La idea era que estos anticuerpos dirigidos contra el coronavirus eran un buen indicador de la protección efectiva posterior. Excepto que en el caso de los Covid esta suposición podría resultar errónea, según advierten varios especialistas. La experiencia de Pierre Charneau es elocuente en este sentido.

Después de haber desarrollado el primer modelo de ratón “transducido” adaptado al virus en Europa (un equipo norteamericano desarrolló al mismo tiempo un modelo idéntico), se confió al inmunólogo los ensayos preclínicos de varias candidatas a vacuna, cuyos promotores tenían menos prisa que los que encabezan la carrera. “En cada caso, se podía ver una respuesta de anticuerpos en la sangre, pero cuando se desafiaba a estos animales con el virus, sorpresa, sorpresa; la protección era pobre”, dice.

De hecho, él mismo ha tenido la amarga experiencia de desarrollar la llamada “vacuna de vector lentiviral” en su recién creada empresa de biotecnología TheraVectys. Al igual que sus ratones transducidos, utiliza un virus, llamado lentivirus, para transportar el material genético de Sars-Cov-2 a las células. “Al principio, hicimos lo que todos los demás: inyectamos nuestra vacuna candidata en los músculos de los ratones y observamos las respuestas de los anticuerpos en la sangre. Estábamos seguros, las dosis eran altas. Pero cuando más tarde los confrontamos con el virus, ellos también tenían poca protección. Así que probamos una vacuna en dos tiempos: una inyección intramuscular y luego una instilación intranasal. Esta vez obtuvimos una protección perfecta. Los anticuerpos en la sangre estaban al mismo nivel que antes, pero además teníamos respuestas inmunológicas en la mucosa respiratoria: anticuerpos IgA y linfocitos T”.

Fue una gran sorpresa que ahora le lleva a abogar por “llevar la protección de la vacuna a la puerta de entrada del virus, las vías respiratorias”. Sin embargo, esta no es la apuesta que hacen los fabricantes que están en la fase 2 o 3 de los ensayos clínicos: todas sus vacunas candidatas se administran por inyecciones intramusculares o intradérmicas...

Así pues, Pierre Charneau tiene ahora una visión particularmente escéptica de la eficacia real de estas vacunas. No sólo se ha probado la mayoría de ellas en ratones clásicos de laboratorio, sino que su eficacia se ha evaluado a través de un indicador principal, los anticuerpos circulantes, que en realidad no parece ser el mejor correlato de la protección. “Las cosas se han hecho apresuradamente”, admite Delphine Guyon-Gellin. “Esto es comprensible en el contexto actual. Pero fuera de una pandemia, todos habrían pasado más tiempo en modelos animales”.

En cuanto a la evaluación de la seguridad de estas vacunas, no se han notificado incidentes toxicológicos en la fase preclínica. Sin embargo, ¿cómo podemos estudiar el espinoso problema de la “facilitación de la infección por anticuerpos” cuando los animales probados sólo tienen una infección muy leve que, además, se resuelve sola? No obstante, este problema había llevado al abandono de una vacuna desarrollada a finales de la década de 2000 contra el virus del Sars, un primo muy cercano del Sars-Cov-2. “Se descubrió que los anticuerpos que neutralizan el virus Sras podían facilitar su entrada en las llamadas células mieloides, como los macrófagos o las células polinucleares, que constituyen el grueso de las células de inmunidad innata”, precisa Marc Daëron, investigador invitado del Instituto Pasteur, participante en estos estudios. Este fenómeno inmunológico, que todavía no se conoce bien, en cierto modo transforma nuestros anticuerpos en cómplices capaces de ayudar al enemigo a penetrar en el interior de nuestras células. Un mecanismo similar también había llevado a la paralización de las campañas de vacunación contra el dengue hace dos años.

A partir de ahora, sólo los datos de los ensayos clínicos de fase 3 nos permitirán estimar la eficacia y la seguridad de estas vacunas. En el mejor de los casos, podría conocerse a finales de año.

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Traducción: Mariola Moreno

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