-¿Qué te pasa? -No sé, será un virus.

virus

Bacteriófago (fuente)

-¿Qué te pasa? –No sé, será un virus.

Dicha frase es tan común hoy en día que quizás se piense que es muy antigua… pero no fue hasta 1898 cuando se descubrió que existían los virus, gracias a Martinus Beijerinck y Dmitri Ivanovski. El siglo XX fue muy prolífico en descubrimientos relacionados con la naturaleza de los virus y el desarrollo de vacunas, temática en torno a la cual gira la presente entrada.

¿Qué es un virus?

Virus SV40 visualizado mediante microscopía electrónica con tinción negativa.

Virus SV40 observado mediante microscopía electrónica (1)

Los virus son las entidades infecciosas más pequeñas conocidas constituidas por macromoléculas biológicas comunes todos los seres vivos pero que requieren una célula hospedadora ya que carecen de metabolismo propio.

A principios del siglo XX ya se sabía de su existencia pero no se pudieron ver hasta 1931, con la invención de la microscopía electrónica por Ernst Ruska (Premio Nobel de Física en 1986) y Max Knoll.

La segunda mitad del siglo XX fue un auge en el descubrimiento de virus, con más de 2000 virus identificados, como el virus de la hepatitis B por Baruch Blumberg en 1963 (Nobel de Fisiología o Medicina en 1976) o el virus del SIDA en 1983 por Luc Montagnier (Nobel de Fisiología o                                                                  Medicina en 2008), entre otros.

Vacunas

En cuanto a la prevención de enfermedades, lo primero a tener en cuenta siempre deben ser unas buenas medidas sanitarias, como el tratamiento de aguas o una nutrición adecuada. Las vacunas, por su parte, nos aportan protección contra agentes patógenos, principalmente virus y bacterias.

El objetivo de las vacunas es proteger mediante la producción de una respuesta inmune eficaz pero sin presentar el cuadro clínico y sin molestias o reacciones. La vacunación dará como resultado la producción específica de anticuerpos dirigidos contra el virus. Así, en el caso de una infección posterior, se producirá la “respuesta de memoria” por parte del organismo, que será capaz de eliminar el virus patogénico.
Principios.  El desarrollo de la primera vacuna se remonta a 1796 y fue llevado a cabo mediante el proceso de variolización por Edward Jenner obteniendo así la vacuna de la viruela. Jenner hizo un experimento éticamente cuestionable, en el que cogía pústulas de vacas infectadas con viruela y se las inoculó a un joven de 12 años en público. Pasados 15 días, le inoculó el virus de la viruela a altas dosis para demostrar que el chico estaba protegido. Pero no fue hasta el siglo XX, con el descubrimiento de nuevos virus, cuando se consiguió producir nuevas preparaciones de vacunas.

Preparación de vacunas

Hoy en día, hay dos formas mayoritarias de preparar vacunas:

1. Vacunas muertas o inactivadas.

El pionero en la preparación de las vacunas inactivadas fue el estadounidense Jonas Edward Salk (1914-1995). 

Edward Salk inyectando la vacuna contra la poliomelitis

Edward Salk inyectando la vacuna contra la poliomelitis (2)

Siendo director de investigación en  la Universidad de Pittsburgh, se unió a la Fundación Nacional para la Parálisis Infantil para investigar sobre el virus de la poliomielitis y la búsqueda de un remedio durante siete años. En 1955 se hizo pública la noticia del éxito de la vacuna tras haber sido probada con niños, y desde su creación bajó considerablemente el número de víctimas mortales causadas esta enfermedad. Curiosamente, cuando fue preguntado sobre la patente en una entrevista de televisión, Salk respondió sorprendido: “No hay patente, ¿Acaso se puede patentar el sol?

Para ahondar más en el concepto de la poliomielitis y los beneficios de crear nuevas vacunas, esta semana hemos entrevistado a dos pacientes que padecieron la polio. Aquí tenéis la entrevista:

(Si no funciona el reproductor de audio, abre el siguiente enlace).

Descripción. En este tipo de vacunas se usa el propio virus para inducir inmunidad protectora. Clásicamente consiste en purificar el virus e inactivarlo, es decir, eliminar su infectividad, y después se inocula por vía parenteral (vía sanguínea). Para conseguir una respuesta efectiva con este tipo de vacunas se necesita inocular varias dosis (llamadas también vacunas de recuerdo) para conseguir una respuesta inmune efectiva.
Ahora con la tecnología del ADN recombinante, se busca desarrollar vacunas más eficientes y seguras mediante distintas estrategias:

  • Utilizar las subunidades del virus.
  • Seleccionar genes importantes del virus y expresarlos en bacterias (aunque ya no sería una vacuna literalmente muerta).
  • Coger regiones de proteínas más antigénicas.
  • Emplear la cápside de los virus.

2.  Vacunas vivas o atenuadas.

El pionero de este tipo de vacunas fue Albert Bruce Sabin (1906-1993), de origen polaco y nacionalizado estadounidense.

Albert Sabin administrando la vacuna de la polio vía oral

Albert Sabin administrando la vacuna de la polio vía oral (3)

Durante la Segunda Guerra Mundial aisló el virus que causaba el dengue. Tras el éxito de la vacuna de Salk en 1955, Sabin siguió persistiendo en la búsqueda de vacunas preparadas a partir de virus vivos atenuados. A finales de los años 50 ya se estaba probando esta nueva vacuna y en 1964 se generalizó, administrándose en un terrón de azúcar. Sabin tampoco patentó la vacuna.

Descripción. En estas vacunas el virus se cultiva primero en células distintas a las de su hospedador natural  (es decir, se cultiva en células no humanas), obteniendo un virus que difícilmente infecta a células humanas. Este tipo de vacunas, a diferencia de las anteriormente mencionadas, se suele administrar por vía oral, como es el caso de la vacuna de la polio, y además la dosis inicial suele ser más efectiva, no siendo necesaria la vacunación “de recuerdo”.

Vacunas víricas en España y el tipo de vacuna vírica

Vacunas víricas en España y el tipo de vacuna vírica. cienciasomostodos.

La viruela es erradicada

La viruela es erradicada (4)

La primera vacuna que consiguió erradicar una enfermedad fue la vacuna contra la viruela, en 1979. Por eso hoy en día ya no es necesaria su administración.

Aquí os dejamos un vídeo en el que Jesús Gil, miembro de la Sociedad Española de Inmunología, explica el funcionamiento de las vacunas (13):

Pandemias

VIH

El VIH-1 (también está VIH-2 pero no es el mayor causante de esta pandemia), también conocido como el virus del SIDA, ha producido millones de muertes desde 1981, cuando fue descrito su cuadro clínico como Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida. El SIDA es un gran problema en el continente africano.

Principales vías de transmisión del SIDA

Principales vías de transmisión del VIH (5)

La infección con este virus lleva a una alteración del sistema inmune. En las primeras semanas tras la infección se ve una subida pequeña del número de virus, lo cual no produce ningún síntoma. En la siguiente fase se inicia un proceso largo, puede durar años o incluso que no se desarrolle la enfermedad. Pero en un porcentaje significativo de pacientes se produce una activación del virus, lo que produce una gran disminución de nuestras defensas. Por esa razón, el SIDA se complica con infecciones oportunistas o cáncer, llevando a la muerte.

Las causas de la transmisión del SIDA pueden ser diversas: transfusiones sanguíneas, relaciones homosexuales y heterosexuales sin precaución, uso de drogas intravenosas… Además, la probabilidad de transmisión madre-hijo durante el parto es del 30%, pero esto se consigue disminuir a un 1% haciendo una cesárea controlada y con tratamiento de anti-retrovirales.

Gripe

El virus de la gripe ha sido responsable de numerosas pandemias a lo largo de la historia, así como endemias cada invierno. En 1931 Richard Shope  descubrió que la gripe estaba causada por un virus, que  fue aislado por primera vez  en humanos en 1933, por Christopher Andrewes, Wilson Smith y Patrick Laidlaw.

Una de las principales razones de que este virus provoque endemias es su vía de transmisión, aérea, que le permite una fácil difusión entre la población. Otra de las razones es la falta de una vacuna contra este virus. Con esto no queremos decir que no se conozca cómo combatir a este virus, sino que el virus de la gripe es muy variable debido a fenómenos de “shift” (cambio) genético, entre otros. Esto supone la necesidad de generar nuevas vacunas contra las diferentes variantes del virus que se van generando.

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Planeta enfermo (fuente)

Sin embargo, el verdadero problema son las pandemias. En este caso las variantes víricas suelen proceder de virus animales, sobre todo aves, haciendo al virus más agresivo en humanos. En ellas se da un proceso por el que se recombinan los fragmentos que componen el genoma del virus, dando lugar a nuevos virus de gripe. Este es el caso de la Gripe Española de 1918, llamada así por falta de difusión en los medios de comunicación de los países participantes en la Primera Guerra Mundial, pero ampliamente comentada en la neutral España. Se especula que el virus responsable provino de aves esta vez, desde las que saltó a los cerdos y de ahí al humano. El virus de la gripe española se conoce como H1N1, donde estas letras hacen referencia a dos proteínas que forman el virus (Hemaglutinina y Neuraminidasa, respectivamente); y los números son asignados por ensayos bioquímicos de reactividad a suero.

El paso de este virus desde animales a humanos se ha repetido a lo largo del siglo XX: la Gripe Asiática en 1957 (virus H2N2), la Gripe de Hong Kong en 1968 (virus H3N2) ,la Gripe Rusa en 1977 (virus H1N1) y la Gripe Aviar a principios del siglo XXI (virus H5N1). Las distintas combinaciones de fragmentos génicos en cada caso, y por tanto tipos de hemaglutinina y neurominidasa, se deben  los antes mencionados fenómenos de shift génico.

Virus de la gripe y su evolución

Virus de la gripe y su evolución (5)

Los virus también han contribuido al progreso del conocimiento

Alfred Hershey y Marta Chase descubrieron que el ADN era el material genético

Alfred Hershey y Marta Chase descubrieron que el ADN era el material genético (6)

Hasta 1952, no se pudo asegurar qué/quién era el portador de la información genética en una célula, ni en qué lugar de la célula estaba. Hoy en día se sabe que el ADN es el material genético. El experimento fue realizado por Alfred Hershey, premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1969, y Martha Chase, una muy respetada genetista, quienes demostraron de forma concluyente que era el DNA, y no las proteínas, el material genético del bacteriófago T2.

Para ello, prepararon dos cultivos de virus bacteriófagos. Se marcó el ADN de uno de los virus con fosfato radioactivo y en el otro virus se marcaron las proteínas con azufre radioactivo. Estos virus se inocularon en un cultivo de bacterias y se comprobó que en el cultivo de bacterias infectadas con virus que tenían el ADN marcado, se obtenían virus también marcados; mientras que cuando se utilizaron virus con proteínas marcadas, se obtuvieron virus no marcados. Por tanto, el material genético que se transmite de unos virus a otros y contendrá toda la información será el ADN.

Biotecnología actual con aplicaciones médicas

Un vector es una molécula de ADN utilizado como un vehículo para llevar artificialmente material genético extraño a otra célula, donde se puede replicar y/o expresar.

Virus como vectores

Virus como vectores (7)

Los vectores virales son, por lo general, virus diseñados genéticamente que hace de vehículo para introducir material genético exógeno en el núcleo de una célula. Además, podemos modificarlos para que dicten órdenes para producir (expresar) una proteína de nuestro interés, lo que puede tener aplicaciones médicas en la cura de enfermedades. Estos virus han sido modificados para que no sean infecciosos, pero es necesario conservar ciertos elementos típicos de un virus (promotores,…) para que funcionen. Esto último ya no resulta peligroso, pues la acción de un vector viral está además controlada por otros condicionantes externos que podemos controlar.

Los tipos de vectores virales más usados son los retrovirus (entre ellos los lentivirus) y adenovirus (y adenoasociados), los cuales comparten algunas características y difieren en otras, por lo que cada uno es utilizado en una situación concreta para obtener así el mejor resultado.

BIBLIOGRAFÍA

  1. Coto, Celia. Luces y sombras de la vacuna antipoliomielítica. Universidad de Buenos Aires. Química Viva, vol. 4, núm. 3, diciembre, 2005, pp. 81-85. Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=86340302 [Consultado 18 Oct 2013]
  2. Microbiólogos ilustres – Salk, Jonas Edward [Internet]. Disponible en:  http://microilustres.blogspot.com.es/2006/12/jonas-e-salk-1914-1995.html [Consultado 18 Oct 2013]
  3. Albert Bruce Sabin, MD. [Internet] Disponible en: http://www.polioplace.org/people/albert-b-sabin-md [Consultado 18 Oct 2013]
  4. Erradicación de la viruela [Internet]. Disponible en: http://yasalud.com/erradicacion-de-la-viruela/ [Consultado 18 Oct 2013]
  5. Edward K. Wagner, Martinez J. Hewlett. Basic virology 2nd edition.  Malden, MA; Blackwell Science; 2003,
  6. Base molecular de la herencia [Internet]. Disponible en: http://pendientedemigracion.ucm.es/info/genetica/grupod/Basemol/base_molecular_de_la_herencia.htm [Consultado 18 Oct 2013]
  7. Alteration of Genetic Composition [Internet]. Disponible en: http://www.etap.org/demo/biology_files/lesson5/instruction3tutor.html [Consultado 18 Oct 2013]
  8. Las vacunas [Internet]. Disponible en: http://www.enfermeriaavila.com/PDF/Vacunacion.pdf [Consultado 18 Oct 2013]
  9. Calendarios de vacunación recomendados. [Internet] Disponible en: http://www.msssi.gob.es/ciudadanos/proteccionSalud/infancia/vacunaciones/programa/vacunaciones.htm [Consultado 18 Oct 2013]
  10. Asociación española de vacunología [Internet]. Disponible en:  http://www.vacunas.org/ [Consultado 18 Oct 2013]
  11. The Official Web Site of the Nobel Prize: Nobel Prizes and Laureates. [Internet]. Disponible en: http://www.nobelprize.org [Consultado 18 Oct 2013]
  12. Dr. Marcos Buchbinder. La epidemia del Sida como la enfermedad del siglo XX [Internet]. Disponible en: http://www.gestionsocial.org/archivos/00000027/doc_central.pdf [Consultado 18 Oct 2013]
  13. Jesús Gil- DOI2013_Las vacunas: ¿cómo funcionan? [Vídeo-Internet]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=80lYChMN-EI [Consultado 18 Oct 2013]
  14. NPR Science – Flu Attack! How A Virus Invades Your Body [Vídeo-Internet]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=Rpj0emEGShQ [Consultado 18 Oct 2013]
  15. DrasiusMajere – Érase una vez … la vida – el cuerpo humano – 22 Las vacunas españa español. [Vídeo-Internet]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=OfXaW0LWL1g [Consultado 18 Oct 2013] 

Vídeo de NPR Science mostrando qué ocurre durante el proceso infeccioso de los virus (14):

Para los más peques, ¡vacunas en Érase una vez… el cuerpo humano! (15):