Uso de animales para la producción de vacunas contra SARS-CoV-2

Uso de animales para la producción de vacunas contra SARS-CoV-2

Artículo publicado en la Clínica Veterinaria, Año XXVI, n. 151, marzo/abril, 2021

 

 

Ruana Renostro Delai

MV, CRMV-PR: 16.687,

alumna de residencia

UFPR-Curitiba

ru.renostro@gmail.com

 

 

Vamilton Alvares Santarém

MV, CRMV-SP: 8.214, MSc, PhD., prof.

CMV – Unoeste

Alumno de postdoctorado – UFPR-Curitiba

vamilton@unoeste.br

 

 

Alexander Welker Biondo 

MV, CRMV-PR: 6.203, MSc, PhD.

Depto. Med. Veterinaria – UFPR-Curitiba

abiondo@ufpr.br

 

 

Introducción

El Covid-19 (Coronavirus disease 2019) es una enfermedad provocada por un nuevo coronavirus, el SARS-CoV-2, que se originó en la ciudad Wuhan, China, en noviembre de 2019 ¹.  En el mes de enero de 2020 esta enfermedad fue considerada una Emergencia en Salud Pública de Importancia Internacional, declarándose la pandemia en marzo de 2020 ².

El Covid-19 es un síndrome respiratorio agudo. La infección por SARS-CoV-2 se produce después de tener contacto con un individuo con capacidad de eliminación de partículas virales a través de la saliva (hablar, toser, estornudar) y/o secreciones respiratorias ³. El nuevo coronavirus tiene tropismo por las células epiteliales y, una vez que ha tenido contacto con la mucosa del sistema respiratorio superior, la glucoproteína viral llamada spike o proteína S reconoce la unión con el receptor de membrana específico de la célula blanco, conocido como enzima conversora de la angiotensina 2 (ECA-2) ⁴. Esa etapa de reconocimiento y unión del virus a la célula es denominada “adhesión viral” y es crucial para determinar que huésped será infectado. Pasada esta etapa el virus penetra en la célula por endocitosis y, enseguida, se produce la liberación del material genético del virus en el citoplasma de la célula, junto con proteínas importantes en la replicación de su genoma y para la construcción de nuevas partículas virales ⁵.

Hasta la primer semana de 2021 se registraron 87 millones de casos y aproximadamente 1,9 millones de muertes en todo el mundo debidas al Covid-19 ⁶. En Brasil esos números llegaron a aproximadamente 8 millones de casos y más de 200.000 muertes.

En febrero de 2020 la Organización Mundial de la Salud (OMS) creó un grupo de expertos (ad hoc) para analizar el Covid-19 (COM), conocido como WHO-COM, a fin de acelerar el desarrollo de vacunas y agentes terapéuticos ⁷.

La producción de vacunas contra el SARS-CoV-2 se desarrolló sobre la base de 6 tipos diferentes de biotecnologías de acuerdo a su blanco: vacunas con la proteína S (vacunas ARN; vacunas ADN; vacunas recombinantes; y vacunas de vector viral), o con la partícula viral completa (vacunas vivas atenuadas y vacunas inactivadas) ⁸.

Los estudios en modelos animales fueron fundamentales para analizar el comportamiento del SARS-CoV-2 y la etiopatogenia del Covid-19, y para la producción de drogas y vacunas.

Desarrollo de vacunas 

El desarrollo de una vacuna es un proceso complejo y con muchos obstáculos, que demanda una gran inversión de dinero y que puede demorar años hasta llegar a su objetivo final, que es una vacuna segura, con pocos efectos colaterales y alta eficiencia. La situación actual hizo que los investigadores de todo el mundo se preocuparan por desarrollar un fármaco único, acelerando este proceso. Para ser comercializada, es necesario que la OMS y la agencia sanitaria local – Anvisa, en Brasil – aprueben la vacuna después de realizada la última fase de pruebas clínicas en seres humanos ⁹. La vacuna pasa por pruebas largas y rigurosas para asegurar que no presentará manifestaciones de “enhancement”, vale decir, que pueda empeorar la enfermedad . El proceso de desarrollo de la vacuna tiene tres etapas ¹⁰ y puede ser visto en la figura 1.

 

 

Figura 1 – Etapas del desarrollo de la vacuna contra el Covid-19

 

 

Modelos animales y vacunas contra el SARS-CoV-2

El comportamiento y los mecanismos fisiopatológicos del SARS-CoV-2 han sido profundamente investigados en monos, hamsters, ratones, conejos y hurones ¹¹. Estos animales también han sido estudiados para la producción de vacunas ⁷,¹²⁻¹⁸.

En las primeras investigaciones, una de las limitaciones de los modelos animales fue la falta de receptores celulares específicos para el SARS-CoV-2, que pudieran dar inicio a la infección viral, como el receptor ECA-2.

Un ejemplo fue el ratón (Mus musculus), uno de los animales más utilizados en estudios experimentales. A pesar de que estos animales no tienen receptores para la proteína S del SARS-CoV-2, los investigadores modificaron esa proteína para que pudiera unirse a los receptores celulares de los ratones, o usaron modelos transgénicos que expresan el ECA-2 humano ⁷.

Algunos animales como el hámster sirio o el hámster dorado (Mesocricetus auratus) han sido considerados buenos modelos para el estudio de vacunas, debido al gran parecido del receptor ECA-2 humano (25 de 29 aminoácidos en la región de unión del virus), la patogenicidad de la enfermedad y la capacidad de transmisión a otros hamsters ¹⁹.

El hurón (Mustela putorius furo) es otro modelo utilizado en estudios sobre la etiopatogenia de virus respiratorios, inclusive el SARSCoV-2. Un estudio mostró que una dosis de vacuna con vector adenoviral (Ad5-nCoV) produjo protección contra el SARS-CoV-2 en ratones Balb/c y en hurones ²⁰.

El mono rhesus (Macaca mulatta) es el modelo no humano más utilizado para el análisis experimental de vacunas. Estos animales han mostrado una gran capacidad para producir anticuerpos después de un desafío con vacunas de ADN 18, de ARN 21, de vector adenoviral ChAdOx1 ncov-19 ²² y de proteína recombinante ¹⁷.

Algunos países que están desarrollando la vacuna contra el Covid-19 se enfrentan con un aumento de los costos de los animales de laboratorio, e inclusive con la falta de algunos modelos experimentales para poder realizar los tests preclínicos. Debido a la alta demanda de monos para estos tests, los laboratorios están teniendo que atrasar las investigaciones o buscar otras alternativas para los mismos ²³.

Otros animales como las gallinas, patos y cerdos también han sido estudiados como posibles modelos experimentales, pero no se consigue la replicación viral ⁷. El pez cebra (paulistinha) presentó datos esperanzadores como alternativa para estudios sobre el Covid-19, ya que esta especie tiene la capacidad de expresar el receptor ECA-2 y, por lo tanto, puede producir anticuerpos ²⁴,²⁵. Las pruebas experimentales con este pez han mostrado que el mismo puede ser una alternativa de menor costo y con respuestas más rápidas y similares a las del ser humano ²⁶,²⁷.

Bajo condiciones normales, el desarrollo de una vacuna humana puede llevar entre 15 y 20 años – desde que se descubren las moléculas candidatas como vacunas, el desafío en modelos animales y las etapas clínicas en seres humanos (I – seguridad; II y III – protección) ¹⁹. Debido a la urgencia para producir una vacuna contra el Covid-19, la OMS y la FDA aprobaron los tests clínicos en humanos, dejando de lado los tests de seguridad en modelos animales.

En 1959 dos investigadores crearon el principio de los 3 Rs de la experimentación animal, con el objetivo de desarrollar una pesquisa humanitaria en relación a los animales, que se transformó en la base de una ciencia de calidad. Los 3 Rs significan: substituir (replace) los animales por alternativas in vitro o microorganismos; reducir el número de animales utilizados sin perjudicar la confiabilidad de los resultados; y refinar, es decir, disminuir la incidencia o severidad de los procedimientos aplicados. Además, la postura crítica de varios sectores de la sociedad civil, así como también de la propia comunidad científica, han presionado aún más por la búsqueda de alternativas que reemplacen los modelos in vivo ²⁸.

Muchos estudios in vitro en líneas celulares o cultivo de células y en técnicas más recientes como los organoides pulmonares, se presentan como buenas alternativas para reemplazar los modelos animales en estudios de virosis respiratorias ⁷.

Consideraciones finales

El uso de animales de laboratorio para experimentos científicos está mejorando a fin de encontrar nuevas alternativas. El principio de las 3 Rs de la experimentación animal ya ha avanzado bastante con el uso de células in vitro o microorganismos; no obstante, en algunas investigaciones, los modelos in vivo son insustituibles. En la carrera para el desarrollo de una vacuna contra el Covid-19, los animales de laboratorio se hacen imprescindibles para ayudar a controlar el avance de la pandemia.

 

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