Proceso para el desarrollo de una vacuna contra la fase hepática de Plasmodium vivax
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RESUMEN: INTRODUCCION: Anualmente se
producen en el mundo entre 80 y 100 millones de casos de malaria
ocasionada por Plasmodium vivax, segunda especie de Plasmodium en
importancia a nivel mundial y primera en el continente americano.
Ante la falla de los métodos
clásicos de control de la
malaria, derivada de la creciente resistencia de
los mosquitos a los insecticidas y de los parásitos a los
medicamentos disponibles, se ha trabajado intensamente en la
búsqueda de vacunas que
puedan prevenir completamente la infección o limitar los
efectos patológicos de la enfermedad.
OBJETIVOS: Este trabajo
describe el proceso de
desarrollo de
una vacuna experimental dirigida contra las formas
pre-eritrocíticas del parásito, para lo cual se ha
seleccionado la proteína circumesporozoito (CS) que se
expresa de forma abundante en la superficie del parásito y
que se halla comprometida en el proceso de invasión
hepática.
METODOLOGÍA: El proceso consistió en una
exhaustiva caracterización inmunológica de la
proteína, mediante péptidos sintéticos de
diferente longitud, seguida de pruebas de
toxicidad e inmunogenicidad en animales con los
tres péptidos largos que cubren las regiones N, R y C de
la CS. Como etapa inicial de la prueba en humanos, se hizo
un ensayo
clínico fase I que probó la seguridad e
inmunogenicidad, de cada uno de los péptidos formulados en
el adyuvante Montanide ISA-720. El ensayo fue
al azar, doble ciego y comprometió a 23 voluntarios sanos,
hombres y mujeres entre 18 y 33 años de edad, sin historia de
malaria.
CONCLUSIONES: La vacuna fue muy bien tolerada y
demostró buena seguridad e inmunogenicidad en los ensayos
preclínicos así como en todos los voluntarios,
facilitando el avance a ulteriores fases de investigación clínica.
Palabras claves: P. vivax; Malaria; Vacunas,
Estadíos pre-eritrocíticos; Ensayos
clínicos.
SUMMARY: INTRODUCTION: Plasmodium vivax causes
approximately 80-100 million clinical cases every year. It is the
most prevalent human malaria parasite in the American continent
and its prevalence is second only to P. falciparum worldwide. Due
to the emergence of medication-resistant parasites and an
increase in insecticide-resistant mosquitoes, research to find a
vaccine that could prevent or limit the clinical manifestations
of the disease has increased greatly. During the last two
decades, significant progress has been achieved in this attempt;
however, the development of a P. vivax vaccine has been hampered
due to the lack of sustainable in vitro parasite
cultures.
OBJECTIVES: We describe the development and testing of a
vaccine to P. vivax pre-erythrocytic stages. We selected the
circumsporozoite (CS) protein, an antigen abundantly expressed on
the parasite surface.
METHODOLOGY: After extensive immunological
characterization in vitro, three long peptides (N, R and C) were
synthesized, and the toxicity and immunogenicity of these
peptides were thoroughly assessed in animals. To determine the
safety and immunogenicity in humans, a randomized, double blind
clinical trial was conducted. The trial included 23 healthy
volunteers who received 100 µg of N, R and C of each
peptide formulated in Montanide ISA-720 adjuvant.
CONCLUSIONS: The vaccination was well tolerated and
proven to be safe in both animals and volunteers; thus,
additional clinical trials utilizing this vaccine candidate are
indicated.
Key words: P. vivax; Malaria; Vaccine;
Pre-erythrocytic stages; Clinical trials.
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La malaria representa una de las enfermedades infecciosas de
mayor prevalencia en el mundo. A pesar de que el número
real de casos está probablemente subestimado, la
Organización Mundial de la Salud (OMS), calcula que
cada año se producen por lo menos 500 millones de casos
clínicos en todo el mundo1.
Plasmodium vivax ocupa el segundo lugar en
términos de prevalencia de casos de malaria después
de P. falciparum, y es responsable de una alta tasa de morbilidad
estimada en cerca de 100 millones de casos al año,
principalmente en regiones de Asia y América
Latina<2. La enfermedad genera una importante
incapacidad física, como
consecuencia de la fiebre, el
escalofrío, la sudoración, la adinamia, y
demás síntomas clásicos de la malaria;
también se caracteriza por recidivas
periódicas.
La gran mortalidad y morbilidad ocasionadas por P.
falciparum y P. vivax, así como los problemas
derivados de la resistencia del parásito a los
medicamentos antimaláricos y la resistencia de los
mosquitos a los insecticidas, se suman a las serias limitaciones
en la aplicación sistemática de las medidas de
control; lo cual ha llevado a considerar que la vacunación
sería la estrategia con
mayor balance costo-beneficio
para el control de la enfermedad.
Las siguientes evidencias
sustentan la factibilidad del
desarrollo de una vacuna antimalárica:
1. En áreas con malaria, estable o inestable,
alta o baja endemia, los individuos expuestos a la
transmisión de malaria por períodos largos,
presentan una disminución del riesgo de
muerte y de
complicaciones severas de la enfermedad3,4;
2. En estos individuos se observan casos de malaria
asintomática y una reducción notable de la
parasitemia3;
3. Los individuos no-inmunes reducen significativamente su
parasitemia luego de la transferencia pasiva de anticuerpos
provenientes de pacientes inmunes a la malaria4
4. La inmunización experimental con esporozoitos atenuados
con radiación,
induce una protección completa contra la infección.
Sin embargo, producir vacunas basadas en parásitos
atenuados, representa un reto técnicamente difícil
de afrontar5.
Por estas razones, se ha aprovechado el acceso a
técnicas de biología molecular y
síntesis peptídica, para la
identificación y prueba de antígenos parasitarios que representan un
potencial como vacunas6. En los últimos cinco
años, se han hecho grandes progresos en la prueba de
moléculas candidatas derivadas de los
diferentes estadios de P. falciparum>7, así
como de combinaciones de las mismas. Desde hace dos años,
luego de la publicación del genoma de P.
falciparum8 y de los progresos en el estudio de su
proteoma9 se viene aplicando una promisoria estrategia
para la selección
de epítopes relevantes en el desarrollo de vacunas, que
combina los análisis genómicos y
proteómicos10. En el caso de P. vivax, debido a
las restricciones que impone la falta de métodos de
cultivo in vitro, este progreso ha sido más limitado.
El desarrollo de una vacuna funcional contra la malaria
por P. vivax enfrenta numerosas dificultades biológicas,
técnicas y económicas. Primero, este Plasmodium
tiene un genoma estimado en 30 Mb, que se distribuye en 14
cromosomas, con
un total aproximado de 5,000 a 6,000 genes que aún no han
sido secuenciados en su totalidad11. Por
analogía con P. falciparum, este genoma daría lugar
a la expresión de un proteoma que está fuera del
alcance de las capacidades técnicas existentes para su
análisis. El complejo metabolismo de
P. vivax y su preferencia por células
inmaduras (reticulocitos) ha dificultado el desarrollo de
técnicas de cultivo que permitan la producción de material parasitario en las
concentraciones requeridas para lograr un mayor avance en su
análisis químico e inmunológico.
Adicionalmente, en vista de su bajo índice de mortalidad,
se destinan muy pocos recursos a
promover la investigación en esta especie, a pesar de que
la morbilidad es significativa y que en la mayoría de las
regiones donde la malaria es endémica, existe la presencia
simultánea de P. falciparum y P. vivax. En estas
comunidades, las vacunas antimaláricas que se han de
aplicar, deberían poseer simultáneamente elementos
constitutivos de las dos especies del parásito de manera
que se impida la selección de una de ellas y un potencial
desequilibrio epidemiológico. En estas condiciones, se
impone la necesidad de desarrollar vacunas polivalentes, que
reduzcan la transmisión y prevalencia de las dos especies
de parásito y, en forma ideal, contra todas las que
afectan al ser humano.
Actualmente existen alrededor de 12 candidatos a vacuna
contra la malaria que se evalúan en ensayos
clínicos, cuatro de ellos derivados de la proteína
CS de P. falciparum o combinaciones de esta proteína con
otros antígenos no maláricos12,13. En P.
vivax, hasta el momento, sólo existen tres candidatos a
vacuna evaluados en voluntarios humanos, los péptidos
sintéticos derivados de la proteína CS descritos en
este estudio, una proteína recombinante que corresponde
aproximadamente al 70% de la proteína CS14 y la
proteína Pvs25, derivada de los estadios de
ooquinetos/ooquistes que se desarrollan en el intestino del
mosquito. La función de
esta última sería bloquear la transmisión de
malaria del ser humano al mosquito15.
Durante más de una década, el grupo de Cali
ha concentrado sus esfuerzos en crear la infraestructura para el
desarrollo de una vacuna contra la fase hepática de P.
vivax, que requiere de un proceso que ya está bien
definido por la Organización Mundial de la Salud
(OMS)16. Este proceso se inicia con una fase de
búsqueda de nuevas moléculas candidatas a vacuna,
que se estudian subsecuentemente en ensayos pre-clínicos
donde hay pruebas in vitro, análisis de potencia y
pruebas in vivo en modelos
animales (roedores y primates), con el propósito de
seleccionar aquellos antígenos más promisorios para
su evaluación
en ensayos clínicos. Estos últimos se desarrollan
en cuatro fases progresivas (I-IV)16, de cuyo éxito
depende que las vacunas se puedan registrar para su comercialización y uso masivo en
comunidades endémicas o en riesgo de malaria. Aquí
se describe parte del proceso, seguido en el desarrollo de una
vacuna contra la fase hepática de Plasmodium, desde la
búsqueda del antígeno hasta la fase I de ensayos
clínicos (Figura 1).
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