Vacunas no vivas para animales
Las vacunas pueden contener organismos vivos o muertos o antígenos purificados de esos organismos. El sistema inmunitario procesa estos antígenos y los presenta a los linfocitos T o B.
Las vacunas que contienen organismos vivos tienden a desencadenar las mejores respuestas protectoras. Las vacunas no vivas que contienen microorganismos muertos o antígenos purificados pueden ser menos inmunógenas que los vivas porque son incapaces de crecer y diseminarse en el hospedador. Por lo tanto, es menos probable que estimulen el sistema inmunitario de forma óptima.
Por otro lado, los microorganismos muertos y los antígenos purificados son a menudo menos costosos y pueden ser más seguros (p. ej., sin riesgo de reversión a la virulencia). Los virus vivos de las vacunas, por ejemplo, infectan las células del hospedador y crecen brevemente. Las células infectadas procesan entonces los antígenos víricos, desencadenando una respuesta dominada por linfocitos T citotóxicos, una respuesta de tipo 1.
Los microorganismos muertos y los antígenos purificados suelen estimular respuestas dominadas por anticuerpos, una respuesta de tipo 2. Este tipo de respuesta puede no proporcionar una protección óptima frente a algunos microorganismos. Como resultado, las vacunas que contienen microorganismos muertos o antígenos purificados pueden necesitar múltiples dosis y el uso de adyuvantes para maximizar su efectividad.
Los coadyuvantes pueden, sin embargo, causar inflamaciones locales, y las dosis múltiples o las dosis elevadas del antígeno aumentan el riesgo de producir reacciones de hipersensibilidad.
Las vacunas muertas deberían imitar a los microorganismos vivos tan estrechamente como sea posible. La inactivación química debe provocar cambios mínimos en sus antígenos. Entre los compuestos que se usan con este propósito están el formaldehído, el óxido de etileno, la etilenimina, la acetiletileneimina y la beta-propiolactona.
Vacunas de subunidades
Aunque las vacunas de microorganismos completos muertos son baratas de producir, contienen muchos componentes que no contribuyen a conferir inmunidad protectora. También pueden contener componentes tóxicos, como endotoxinas.
Las vacunas de subunidades se elaboran identificando, aislando y purificando los antígenos protectores críticos. Estos se pueden administrar en una vacuna por sí mismos, como en los siguientes ejemplos:
La toxina tetánica purificada, inactivada mediante tratamiento con formol (toxoide tetánico), se utiliza para la vacunación frente al tétanos.
Las fimbrias de adherencia de Escherichia coli enteropatógena pueden purificarse e incorporarse en vacunas. Los anticuerpos frente a las fimbrias protegen a los animales al evitar la adherencia bacteriana a la pared intestinal.
Antígenos generados por clonación genética
Depurar físicamente un antígeno específico puede ser prohibitivo. En tales casos, puede ser más apropiado clonar los genes que codifican los antígenos protectores en un vector como una bacteria, levadura, baculovirus o planta.
El ADN que codifica los antígenos deseados puede insertarse en su vector, que expresa entonces el antígeno protector. Los antígenos codificados por los genes insertados se recogen, se purifican y se administran en forma de vacuna, como en los siguientes ejemplos:
Una vacuna de subunidades clonadas frente a la enterotoxina de E coli utiliza subunidades clonadas que son antigénicas y funcionan como toxoides eficaces.
Una subunidad antigénica purificada, llamada OspA, codificada por un gen de Borrelia burgdorferi, protege eficazmente a los perros frente a la enfermedad de Lyme.
Es posible clonar genes de antígenos virales en plantas. Esto se ha logrado para virus como el virus de la gastroenteritis transmisible y el virus de la enfermedad de Newcastle. Las plantas utilizadas incluyen tabaco, patata y maíz. Estas plantas contienen concentraciones elevadas de antígeno, y la protección puede lograrse simplemente alimentando a los animales con las plantas.
Algunas proteínas estructurales recombinantes pueden ensamblarse en partículas similares a virus (VLP, por sus siglas en inglés). Una o más proteínas víricas pueden constituir las VLP.
Las VLP presentan el antígeno vírico de una manera que se asemeja más al virus infeccioso. Las VLP son inmunógenos potentes y pueden no necesitar adyuvantes. Dado que las VLP no contienen material genético vírico, no pueden replicarse en el animal receptor.
Se puede desarrollar un tipo similar de vacuna mediante el uso de "fantasmas" bacterianos, bacterias que han sido vaciadas de su contenido, especialmente su ADN.
Vacunas de ADN plasmídico
La inmunidad puede inducirse mediante la inyección de ADN que codifica antígenos víricos, en contraposición al propio antígeno. Este ADN se inserta en un plásmido bacteriano, un fragmento de ADN circular que actúa como vector. Cuando se inyecta el plásmido modificado genéticamente, las células hospedadoras lo incorporan.
Una vez dentro del núcleo celular, el ADN se transcribe y los ARNm se traducen para producir la proteína de la vacuna. Las células hospedadoras transfectadas expresan así la proteína de la vacuna en asociación con moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad de clase I. Esto estimula una respuesta inmunitaria que implica no solo a anticuerpos neutralizantes, sino también a linfocitos T citotóxicos.
Este tipo de vacuna de plásmido de ADN se usa para proteger a los caballos contra la infección por el virus del Nilo Occidental. Este enfoque se ha aplicado experimentalmente para producir vacunas frente a los siguientes agentes patológicos:
El virus de la coriomeningitis linfocitaria.
Debido a que pueden producir una respuesta similar a la inducida por las vacunas víricas vivas atenuadas, las vacunas de ADN plasmídico son idóneas para su uso frente a microorganismos que es difícil que crezcan en un cultivo celular.
Algunas vacunas de ADN son capaces de inducir inmunidad incluso en presencia de títulos elevados de anticuerpos maternales. La vacunación con plásmidos de ADN permite la presentación de antígenos endógenos víricos en su forma nativa.
Vacunas de ARN
Un desarrollo importante en la tecnología de las vacunas es el uso de vacunas de ARN, que se han utilizado con éxito en vacunas de coronavirus humano. Son fáciles de preparar y, a diferencia de las vacunas de ADN, solo necesitan entrar en el citoplasma de una célula para ser eficaces. Las vacunas de ADN tienen que entrar en el núcleo celular para ser transcritas.
Una vez en el citosol, el ARN puede traducirse en un antígeno proteico que puede presentarse al sistema inmunitario. Las vacunas de ARN inducen la producción de antígenos endógenos. Son más estables que los plásmidos de ADN y son más eficientes.
Algunas vacunas de ARN también pueden construirse de tal manera que sean autorreplicantes. Estas se derivan por lo general de alfavirus, como el virus de la encefalitis equina venezolana. Pueden generar grandes cantidades de antígeno endógeno cuando se replican durante un breve periodo de tiempo dentro de las células.
El ARN no persiste dentro de las células y, como resultado, estas vacunas son muy seguras. Se están desarrollando vacunas de ARN para muchas vacunas animales.
Vacunas víricas vivas modificadas para animales
Vacunas atenuadas
El uso de organismos vivos en vacunas presenta muchas ventajas. Por ejemplo, suelen ser más eficaces que las vacunas inactivadas para desencadenar respuestas inmunitarias mediadas por células. Su uso, sin embargo, también presenta peligros potenciales. Así, la virulencia de un microorganismo vivo utilizado para vacunación ha de minimizarse de forma que sea capaz de replicarse pero ya no sea patógeno.
El nivel de atenuación es crucial para el éxito de la vacuna. La falta de atenuación dará lugar a virulencia residual y enfermedad (reversión a la virulencia); la sobreatenuación dará lugar a una vacuna ineficaz.
Deben realizarse estudios rigurosos frente a la reversión de la virulencia para demostrar la estabilidad. Las vacunas víricas vivas atenuadas no deben usarse para vacunar a especies para las que no han sido probadas o aprobadas. Los patógenos atenuados para una especie pueden estar sobreatenuados o infraatenuados para otras. Por lo tanto, pueden causar enfermedad o no proporcionar una protección adecuada.
La atenuación históricamente ha implicado la adaptación de los microorganismos a crecer en condiciones inusuales. Las bacterias se atenuaban cultivándose en condiciones anómalas, y los virus se atenuaban haciéndolos crecer en células a las que no están adaptados de forma natural. Los virus vacunales también pueden atenuarse mediante el desarrollo en medios alternativos, como cultivos tisulares o huevos. Esto se ha realizado para las vacunas del moquillo canino, de la enfermedad de la lengua azul y de la rabia.
El cultivo tisular prolongado fue, durante muchos años, el método más común de atenuación. La atenuación de los virus por cultivo tisular prolongado puede considerarse una forma primitiva de ingeniería genética. Idealmente, esto dio lugar al desarrollo de una cepa de virus que era incapaz de causar la enfermedad. Esto a menudo era difícil de conseguir, y la reversión de la virulencia era un peligro constante.
En algunas enfermedades, los microorganismos relacionados adaptados a otra especie pueden proporcionar una inmunidad limitada. Por ejemplo, las vacunas contra el virus del sarampión, que pueden proteger a los perros frente al moquillo, y contra el virus de la diarrea vírica bovina, que pueden proteger a los cerdos frente a la peste porcina clásica.
En raras circunstancias, se pueden utilizar microorganismos virulentos para la vacunación. El único ejemplo actual de esto es la vacunación frente al ectima contagioso (boquera) de las ovejas. Los corderos se vacunan frotando material de costra infectado seco en los rasguños hechos en la parte interna del muslo, lo que da lugar a una infección local y el desarrollo de inmunidad.
Sin embargo, debido a que los animales vacunados pueden transmitir la enfermedad, deben separarse del lote no vacunado durante varias semanas. Es necesario tener un cuidado considerable en la preparación, almacenamiento y manipulación de las vacunas víricas vivas modificadas para evitar temperaturas extremas que puedan disminuir la viabilidad de los microorganismos.
Las vacunas como la cepa de Brucella RB51 y el ectima contagioso son zoonóticas y presentan riesgos para el administrador.
Los métodos tradicionales de atenuación de microorganismos se han basado en mutaciones aleatorias, un proceso impredecible.
Aunque pocas vacunas bacterianas se han atenuado de esta manera (los ejemplos más obvios son la cepa 19 de Brucella y la cepa Sterne del ántrax), el genoma bacteriano suele ser demasiado grande para generar mutantes atenuados de forma efectiva e irreversible. Se ha demostrado que es mucho más fácil atenuar los virus con sus genomas relativamente pequeños.
Muchas de las cepas de vacunas virales actualmente disponibles se atenuaron de esta manera.
Otro método relativamente simple es adaptar el virus de la vacuna para que crezca a una temperatura ~10 °C menor que la temperatura corporal normal. Estas vacunas atenuadas por el frío pueden administrarse intranasalmente, donde pueden crecer en el tracto respiratorio superior, que es más frío, pero no en el tracto respiratorio inferior, más cálido, u otros órganos.
Vacunas con deleción de genes
Las técnicas de genética molecular permiten ahora modificar los genes de un organismo de modo que este se atenúe irreversiblemente. La deleción deliberada de los genes que codifican proteínas asociadas a la virulencia es un procedimiento cada vez más atractivo.
Por ejemplo, las vacunas con deleción de genes se utilizaron por primera vez frente al herpesvirus porcino 1 (herpesvirus de la enfermedad de Aujeszky), el agente causante de la pseudorrabia en cerdos. En este caso, el gen de la timidina cinasa se eliminó del virus. El herpesvirus necesita la timidina cinasa para salir de la latencia. Los virus a los que se ha extraído este gen pueden infectar neuronas, pero no pueden replicarse ni inducir la enfermedad.
También se puede utilizar una manipulación genética similar para restringir la capacidad de las bacterias para crecer in vivo.
Por ejemplo, está disponible una vacuna vírica viva modificada que contiene Mannheimia haemolytica y Pasteurella multocida dependientes de estreptomicina. Estos mutantes dependen de la presencia de estreptomicina para el crecimiento. Cuando se usan en una vacuna, la ausencia de estreptomicina finalmente dará lugar a la muerte de las bacterias, pero no antes de que hayan estimulado una respuesta inmunitaria protectora.
Además, es posible alterar la expresión de otros antígenos de modo que una vacuna induzca una respuesta de anticuerpos distinguible de la causada por cepas salvajes. Esto crea una forma de distinguir los animales infectados de los vacunados (conocido como DIVA).
Vacunas de vectores virales
Otro método para producir una vacuna viva altamente eficaz es insertar los genes que codifican antígenos protectores en un microorganismo no virulento "vector". Estas vacunas se crean eliminando genes del vector y reemplazándolos con genes que codifican antígenos del patógeno. El vector recombinante se administra posteriormente como vacuna, y el gen insertado expresa el antígeno cuando las células se infectan con el virus vector.
El vector puede estar atenuado, de forma que no se propague desde el animal vacunado, o puede ser restringido por el hospedador, evitando su propia replicación en los tejidos del animal vacunado. Las vacunas transmitidas por virus son adecuadas para su uso contra microorganismos que son difíciles o peligrosos de cultivar en el laboratorio.
Las vacunas de vectores virales más utilizadas son las de virus grandes de ADN como los poxvirus (viruela aviar, viruela del canario o virus vacuna), los adenovirus y algunos herpesvirus. Todos estos virus tienen un genoma grande que facilita la inserción de nuevos genes. También expresan niveles relativamente altos del antígeno recombinante.
En algunos casos, las vacunas de vectores son capaces de inducir inmunidad incluso cuando están presentes niveles elevados de anticuerpos maternos.
Actualmente se emplean vacunas de vectores del virus de la viruela del canario que incorporan genes del virus del moquillo canino, y un vector vaccinia similar que contiene el gen que codifica la glucoproteína de la rabia es efectivo en la protección de perros y gatos frente al virus de la rabia.
Las vacunas recombinantes del virus de la viruela aviar y del herpesvirus se utilizan ampliamente en la industria avícola. Por ejemplo, un vector es el virus de la viruela aviar, al que se incorporan los genes HA y F del virus de la enfermedad de Newcastle. También tiene el beneficio de conferir inmunidad contra el virus de la viruela aviar.
Un ejemplo innovador de vacuna de vectores implica el uso de una quimera viral de la fiebre amarilla para proteger a los caballos contra el virus del Nilo Occidental. Esta tecnología utiliza la cápside y los genes no estructurales de la cepa 17D de la vacuna atenuada contra la fiebre amarilla para administrar los genes de la envoltura de otros flavivirus como el virus del Nilo Occidental. El virus resultante es una quimera de la fiebre amarilla/virus del Nilo Occidental que es mucho más segura que cualquiera de los virus parentales.
Las vacunas de vectores están disponibles comercialmente para lo siguiente:
El virus del Nilo Occidental y el virus de la influenza en caballos.
Vacunar a los animales silvestres contra el virus de la rabia.
Estas vacunas son seguras, estables, pueden funcionar en ausencia de un adyuvante y, al igual que las vacunas con deleción genética, permiten la diferenciación de las infecciones naturales. Algunas son adaptables a la vacunación masiva, como la vacunación in ovo de pollos.
Puntos clave
Las vacunas se pueden clasificar en varios tipos, incluyendo las vacunas inactivadas, las vivas atenuadas, las de subunidades, las recombinantes y las vectorizadas por virus.
Algunas vacunas son adyuvantes y contienen un aditivo para aumentar la inflamación y la respuesta inmunitaria.
Para más información
Consulte también la información para propietarios sobre vacunas e inmunoterapia en animales.
Gonzalez SE, Gogal RM, Meindl AG, et al. Influence of age and vaccination interval on canine parvovirus, distemper virus and adenovirus serum antibody titers. Vet Immunol Immunopathol. 2023;262:110630. doi:10.1018/j.vetimm.2023.110630
