Ciencia Chile , Chile, Martes, 26 de julio de 2016 a las 09:33

Proyecto sobre inmunoinformática y vacunas de última generación

Patricio Oyarzún, académico-investigador de la Facultad de Ingeniería y Tecnología de la Universidad San Sebastián ha focalizado su labor científica en el área de la inmunoinformática

USS/DICYT El trabajo de investigación del Dr. Patricio Oyarzún, académico de la Facultad de Ingeniería y Tecnología de la Universidad San Sebastián, se ha focalizado en los últimos años en la inmunoinformática y el diseño racional de vacunas de nueva generación. “En este trabajo convergen varias disciplinas científicas, incluyendo las Ciencias Biológicas, en lo referente a la interacción de patógenos con el sistema inmune; la biología computacional, mediante estudios de modelación biomolecular y el diseño de algoritmos; y el área matemática para formular y resolver problemas de optimización asociados a las distintas etapas del proceso de diseño de vacunas”.

La inmunoinformática comenzó a desarrollarse a fines de la década de los 90 y hoy se ha transformado en un área de investigación muy activa internacionalmente, con gran potencial para acelerar el descubrimiento de nuevos antígenos y contribuir al desarrollo vacunas más seguras y eficaces para hacer frente a las numerosas enfermedades infecciosas para las cuales actualmente no existen alternativas en el mercado.

Sobre el desarrollo de vacunas de nueva generación, Oyarzún explicó que “hace algunos años la mayoría de las vacunas eran basadas en patógenos atenuados o inactivados, no tan diferentes a las primeras vacunas desarrolladas por Edward Jenner y Luis Pasteur. En los últimos años, sin embargo, los constantes progresos en inmunología molecular, tecnologías de ADN recombinante y técnicas de cultivo celular han promovido el desarrollo de una nueva generación de vacunas, más seguras y con la potencialidad de inducir respuestas inmunitarias más eficaces y duraderas”, señaló Oyarzún.

El triunfo de la ciencia

Para Patricio Oyarzun, las vacunas representan un verdadero triunfo de la ciencia y una de las mayores historias de éxito en salud pública. “Su uso rutinario en todo el mundo ha permitido erradicar enfermedades infecciosas con alta tasa de mortalidad, como la viruela, y se está ad portas de terminar con la poliomielitis y el sarampión, que en el pasado eran comunes y mermaban severamente la población”, señaló.

Sin embargo, a pesar de estos grandes avances, aún permanecen numerosos patógenos contra los cuales no ha sido posible generar vacunas eficaces, “especialmente si tenemos en cuenta el surgimiento de las denominadas enfermedades infecciosas emergentes y re-emergentes, tales como las ocasionadas por los virus de la influenza, SARS, virus del Ebola, virus Lassa, virus Hendra y Nipah, los que en su mayoría son transmitidos desde vectores animales a humanos (enfermedades zoonóticas)”, aseguró.

En Chile conocemos de cerca el caso del Hantavirus, el cual es transmitido desde el ratón colilargo. Asimismo, recientemente se constató en Chile la presencia de mosquito que transmite el virus Zika (Aedes Aegypti), cuya infección en mujeres embarazadas ha sido asociada a daño cerebral en recién nacidos. Estas enfermedades se han multiplicado internacionalmente como consecuencia del cambio climático y la globalización, requiriendo de estrategias de vacunación avanzadas para inducir respuestas protectivas fuertes y duraderas, que hagan frente a los mecanismos de evasión de la respuesta inmunitaria que exhiben estos virus.

En la actualidad Patricio Oyarzún se encuentra trabajando en el “Desarrollo de una plataforma inmunoinformática para el diseño racional de vacunas de nueva generación basadas en epítopos”, investigación en la que aborda la modelación biomolecular de interacciones entre péptidos virales y proteínas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC), como predictor de la capacidad de estos péptidos (epítopos) para activar células T e inducir respuestas inmunitarias celulares. “En el caso de vacunas tradicionales, la efectividad se asocia mayormente a la respuesta de tipo humoral (basada en anticuerpos), pudiendo presentar baja capacidad protectiva contra patógenos intracelulares, como los virus, y de hacer frente a la variación genética de patógenos con elevada tasa de mutación (virus hipervariables)”, explicó Oyarzún.

En este contexto, las vacunas de nueva generación basadas en epítopos de células T ofrecen una serie de ventajas potenciales, incluyendo la posibilidad de dirigir las respuestas inmunitarias hacia regiones conservadas e inmunogénicas del proteoma viral, el uso de múltiples epítopos que abarquen diferentes antígenos y subtipos virales, y la potencialidad de estimular selectivamente subpoblaciones de linfocitos T (citotóxicos o colaboradores). “Se ha trabajado en la implementación bioinformática de un método predictivo de epítopos de células T, cuyo objetivo es facilitar el screening y descubrimiento de estas regiones en patógenos virales, las cuales puedan utilizarse en el desarrollo de nuevas vacunas. Un segundo aspecto que considera la investigación es la posibilidad de modelar la diversidad de genes MHC humanos (o HLA) en la población objetivo a vacunar. Recientemente se publicó el desarrollo de una herramienta computacional (Predivac) que además de considerar la predicción de epítopos de células T, también incorpora un algoritmo de optimización (algoritmo genético) para seleccionar epítopos que potencialmente maximicen la cobertura de la vacuna en la población objetivo”.

De acuerdo a lo expuesto por el Dr. Oyarzún, este análisis es relevante como parte del diseño racional de vacunas, ya que las poblaciones humanas son genéticamente heterogéneas y los individuos expresan diferentes variedades alélicas de proteínas HLA, con frecuencias que pueden variar dramáticamente entre diferentes poblaciones étnicas, afectan la eficacia de las vacunas.

Así, actualmente se está trabajando en desarrollar e integrar estas herramientas computacionales en una plataforma inmunoinformática que modele integralmente las etapas del diseño racional de vacunas de nueva generación, considerando la predicción de epítopos a partir de proteomas virales; la selección de éstos mediante algoritmos de optimización multi-objetivo; y la construcción in silico de antígenos sintéticos o quiméricos a partir del pool de epítopos seleccionados. Esta herramienta bioinformática tiene especial interés para contribuir en el desarrollo de nuevas estrategias de vacunación contra patógenos virales emergentes, donde las poblaciones blanco pueden determinarse en relación a regiones geográficas definidas.