El camino hacia una vacuna de la malaria eficaz

11/01/2007

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Enero 2007

Autores: Quique Bassat (quique.bassat@manhica.net).
Caterina Guinovart (cguinovart@ub.edu)
Pedro L. Alonso (palonso@clinic.ub.es

Centre de Salut Internacional
Hospital Clínic de Barcelona/IDIBAPS, Universitat de Barcelona
Villarroel 170
08036 Barcelona

Centro de Investigação em Saúde de Manhiça (CISM)
Manhiça
CP 1929, Maputo
Mozambique

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 Resumen

El principio del siglo XXI está siendo testigo de un renovado afán científico por desarrollar una vacuna eficaz contra la malaria.

Los enormes progresos que se han producido en los últimos años, junto con los primeros éxitos cosechados en ensayos clínicos de vacunas candidatas, permiten un razonable optimismo acerca del desarrollo en un futuro próximo de una vacuna que, aunque posiblemente no consiga prevenir completamente la infección, será capaz de disminuir las consecuencias de una enfermedad responsable de una enorme morbi-mortalidad, predominantemente pediátrica.

Este artículo revisa los principales conceptos teóricos relacionados con el desarrollo de vacunas de malaria.

1. Situación de la malaria en el mundo
Cuando en 1955, el insigne malariólogo Paul Russell presagiaba sin vacilación alguna el inminente final de la malaria1, poco podía imaginar que medio siglo más tarde la enfermedad seguiría siendo uno de los principales problemas de salud pública en el mundo.

En efecto, a principios del siglo XXI, 3 billones de personas -casi la mitad de la población mundial- viven en zonas de transmisión malárica. Anualmente se cuentan entre 300 y 500 millones de casos clínicos y las estimaciones más realistas barajan cifras de hasta 2,7 millones de muertes al año2,3, la mayoría niños menores de cinco años. Esto significa que cada 40 segundos muere un niño en el mundo por causa de esta enfermedad4.

La malaria o paludismo es una enfermedad causada por el parásito Plasmodium –del que hay cuatro especies que afectan a los humanos: P. falciparum, P. ovale, P. malariae y P. vivax– y transmitida por el mosquito Anopheles.

Se concentra especialmente en los países situados entre los trópicos de Cáncer y de Capricornio. A pesar de la amplia distribución geográfica, más del 90% de las muertes5 se concentran en el África Subsahariana y son debidas al Plasmodium falciparum.

2. ¿Por qué es necesaria una vacuna?
La intolerable carga de la malaria en el mundo ha de ser afrontada desde un punto de vista multidisciplinario.

En el último siglo, la malaria ha sido erradicada de muchos países donde era endémica a través del uso generalizado de medidas de control destinadas a la eliminación del vector anophelino responsable de la transmisión del parásito.

Sin embargo, en las zonas donde la infección prevalece, y a pesar de disponer de otras múltiples estrategias para afrontar esta pandemia, asistimos a un aumento del número total de casos de malaria debido al crecimiento demográfico, lo que hace que actualmente muera más gente por esta enfermedad que hace 40 años6.

Las causas de este resurgimiento son múltiples: la extendida y creciente resistencia del parásito a los fármacos antimaláricos disponibles hasta ahora, la resistencia del vector a los insecticidas utilizados habitualmente, el escaso interés por parte de la industria farmacéutica en el desarrollo de nuevos fármacos, la insuficiente e inadecuada distribución e implementación de medidas de control, el desmoronamiento de los programas nacionales de control de la enfermedad en los países donde más necesarios son, el aumento del turismo y de los movimientos migratorios inter e intranacionales con el consiguiente movimiento de poblaciones no inmunes a zonas endémicas.

Estos factores, entre otros, han contribuido de forma decisiva a este aumento de casos7.

Ante este escenario, una vacuna efectiva que proteja al menos a la población pediátrica de zonas altamente endémicas, sería una pieza clave para acelerar el control de la malaria.

Sin embargo, para tener el máximo impacto, la vacunación debería siempre combinarse con otras medidas de control existentes y de probada eficacia como son las redes mosquiteras impregnadas de insecticida o el tratamiento efectivo y precoz de aquellos casos diagnosticados.

3. ¿Por qué no existe todavía esta vacuna?
El desarrollo de una vacuna contra la malaria es un antiguo rompecabezas que todavía no ha sido solucionado, y que supone un reto científico formidable. Múltiples factores explican el aparente fracaso histórico y la dificultad a la hora de desarrollar una vacuna eficaz.

Desde el punto de vista inmunológico, el parásito presenta una gran complejidad, de la que tenemos un conocimiento todavía parcial e insuficiente.

El Plasmodium presenta una miríada de antígenos que varían a lo largo de los diferentes estadios de su ciclo vital y contra los cuales son requeridas respuestas inmunes secuenciales encadenadas.

Así, un anticuerpo desarrollado contra la fase inicial de la infección no protegerá contra las fases posteriores. Además, muchas proteínas parasitarias exhiben un elevado polimorfismo, y un mismo clon parasitario puede llegar a disponer de hasta cincuenta copias diferentes del gen que codifica una proteína esencial para su acción, expresando en cada oleada sucesiva de parasitemia una versión diferente de la proteína.

Esta variabilidad antigénica es crítica para la supervivencia del parásito, y desfavorable para el individuo infectado, igual que lo es para el científico que debe diseñar una vacuna.

Nuestro conocimiento sobre la inmunidad que se desarrolla contra la malaria es limitado e incompleto. No se ha encontrado correlación entre inmunidad clínica o parasitológica y nivel de respuesta inmunitaria a ningún antígeno y no se sabe con certeza cuáles son los antígenos claves en el desarrollo de la inmunidad.

La investigación para el desarrollo de estas vacunas tiene la dificultad añadida de que no hay modelos animales apropiados y de que la única manera de conocer la eficacia de una vacuna es realizando ensayos clínicos de las vacunas candidatas en zonas endémicas de malaria, estudios que siempre son logísticamente muy complejos.

El coste medio de desarrollar una vacuna candidata se cifra alrededor de unos 500 millones de dólares, y el proceso para permitir su comercialización puede llegar a durar entre 10 y 12 años8.

Es por lo tanto comprensible que las compañías farmacéuticas se muestren reticentes a invertir en vacunas que predominantemente serían destinadas a un mercado ávido de soluciones pero pobre en recursos para pagarlas.

4. ¿Por qué hay confianza en que una vacuna pueda funcionar?
A pesar de estas enormes dificultades, existen suficientes evidencias para pensar que el desarrollo de una vacuna efectiva es factible.

Un modelo a seguir para conseguir este objetivo es la llamada “inmunidad natural adquirida” (INA), que se desarrolla en los individuos que residen de forma permanente en zonas de endemicidad malárica.

Estos individuos adquieren de manera progresiva una inmunidad parcial, que consiste en una protección inicial contra las formas más graves de la enfermedad9 (muerte y formas severas) y posteriormente una menor incidencia de casos clínicos con una eventual supresión de la parasitemia a niveles bajos o incluso indetectables10.

Esta protección requiere un efecto recuerdo (booster) continuado, y nunca confiere una inmunidad esterilizante11, ya que los individuos pueden seguir infectándose a pesar de no desarrollar la enfermedad clínica.

Si se pudiera reproducir este modelo, es decir si se consiguiera acelerar mediante una vacuna la transición de individuo “virgen” a individuo clínicamente inmune, conferiríamos al receptor una protección sólida contra la enfermedad malárica.

También se cree que la adquisición de forma pasiva de inmunidad frente a la malaria es posible. En las áreas endémicas, los recién nacidos parecen estar protegidos contra las formas clínicas de la enfermedad, y se ha propuesto que en parte esto pueda ser debido a la transferencia pasiva de anticuerpos antimaláricos maternos12.

Asimismo, mediante la administración de inmunoglobulinas purificadas de adultos “inmunes” africanos, se ha conseguido proteger a niños tailandeses con malaria multi-resistente en fase de recrudescencia13.

Esta protección contra las formas clínicas de la enfermedad constituye la evidencia de que la inmunidad natural adquirida se basa en parte en el desarrollo de anticuerpos contra antígenos presentados por el parásito en la fase sanguínea o eritrocitaria de su ciclo.

Durante la década de los setenta, se desarrolló la idea de someter a voluntarios no inmunes a esporozoitos atenuados mediante irradiación. Los voluntarios fueron expuestos a picaduras de miles de mosquitos infectados con esporozoitos irradiados de forma continuada durante varios meses y se observó que al ser re-expuestos a esporozoitos viables presentaban una inmunidad completa (esterilizante), aunque de duración moderada, en más del 90% de los casos14.

Actualmente se cree que esta inmunidad es cepa independiente (individuos “inmunizados” mediante esporozoitos irradiados africanos muestran protección al ser expuestos a esporozoitos americanos15) e implica mecanismos mixtos humorales y celulares, con especial importancia de la respuesta de los Linfocitos T CD8+ a antígenos que se cree son presentados por el parásito a nivel del hepatocito infectado16.

El desarrollo de esta inmunidad esterilizante respalda la viabilidad de una vacuna, y parecería a priori un buen modelo a imitar en el desarrollo de vacunas.

Sin embargo, presenta limitaciones prácticas debido a la dificultad de producir esporozoitos irradiados a gran escala. Experimentos recientes utilizando parásitos Plasmodium genéticamente modificados (sin el gen UIS3) han confirmado que este modelo es replicable al menos en roedores17.

Finalmente, múltiples estudios18,19 han demostrado la eficacia tanto en modelos animales como en humanos (adultos y niños) de vacunas candidatas experimentales.

Estas evidencias, sumadas a las anteriores, sugieren que desarrollar una vacuna anti-palúdica eficaz es posible. El camino a seguir debe basarse en la adecuada comprensión de los fenómenos inmunológicos que ocurren durante la infección.

5. Estrategias de diseño de vacunas
Idealmente, la vacuna perfecta contra la malaria sería una vacuna 100% eficaz, barata, fácil de administrar, capaz de conferir una inmunidad duradera y que protegiera a los niños más pequeños.

Desafortunadamente, es posible que una vacuna perfecta contra la malaria no sea factible a corto plazo20. Consecuentemente, a la hora de plantear estrategias de diseño de vacunas de malaria, se deben tener en cuenta ciertas consideraciones21.

Se deben seleccionar antígenos candidatos clave del parásito, inmunogénicos y que ofrezcan la menor diversidad antigénica posible.

Esta elección debe basarse en evidencias de que un antígeno juega un papel importante en la patogenicidad del parásito o de que las respuestas inmunes a un antígeno están asociadas a protección en estudios de inmunidad natural adquirida.

Si hace unos años, la investigación de vacunas de malaria se centraba en la búsqueda de una respuesta inmune humoral, hoy en día se acepta que la respuesta inmune deberá ser la combinación sinérgica de mecanismos humorales y celulares22-24, para obtener de esta forma una mejor y complementaria protección.

Las vacunas deben además ser asociadas al adyuvante correcto, que amplificará la respuesta inmune. La identificación de adyuvantes potentes que sean además seguros, eficaces y no demasiado reactogénicos, es fundamental para potenciar los efectos de los antígenos candidatos ya existentes.

Las vacunas antimaláricas pueden ser diseñadas siguiendo diferentes estrategias:

a) Según la población diana
Los “malariólogos” afirman que pueden ser necesarias vacunas diferentes para poblaciones diferentes.

Idealmente, la vacuna perfecta sería una vacuna de eficacia total, ya que protegería de la enfermedad a cualquiera que la recibiese, independientemente de su procedencia o nivel de inmunidad frente al parásito.

Teniendo en cuenta las enormes dificultades para conseguir una vacuna de eficacia total, parece interesante enfocar el diseño de vacunas en función de la población diana a la que mejor pudiesen servir.

Así, a la hora de prevenir la enfermedad grave y las muertes en las áreas dónde la malaria es endémica, la población diana sería la pediátrica residente en esas zonas, la vacuna estaría dirigida contra los estadíos asexuales del parásito, imitando la inmunidad natural adquirida.

Su eficacia debería ser alta pero sin ser necesariamente total, ya que su efecto se añadiría al de la inmunidad que cada individuo ha ido desarrollando en respuesta a las picaduras infectivas que ha recibido por residir en un área endémica.

Por el contrario, una vacuna destinada a proteger al individuo de un área no endémica que se desplace a un área donde hay malaria (por ejemplo: un turista) requerirá un grado de eficacia total, para eliminar al parásito antes de que pueda causar manifestación clínica alguna, aunque su protección sea de corta duración.

El modelo de protección a seguir sería la inmunización por esporozoitos atenuados.

b) Según el estadío del ciclo vital parasitario contra el que se desee actuar
La complejidad del ciclo vital del Plasmodium implica la posibilidad de establecer diferentes dianas antigénicas para cada uno de los diferentes estadíos de la vida parasitaria.

Tradicionalmente se habla de vacunas para los estadios asexuados, que a su vez se subdividen en vacunas pre-eritrocíticas y eritrocíticas y para los estadios sexuados.

Esta división en tres grandes grupos tiene su origen en los diferentes mecanismos inmunológicos subyacentes a cada estadio y en la protección que la vacunación puede establecer en el huésped en caso de efectividad total o parcial.

La figura 1 esquematiza el ciclo vital del Plasmodium y la diana de cada uno de estos tipos de vacuna:

 

 

Las vacunas pre-eritrocíticas (VPE) serían vacunas dirigidas contra los esporozoitos o los estadios intrahepatocitarios del parásito, diseñadas para impedir que el parásito llegue a su fase eritrocitaria, y cuyo objetivo sería prevenir toda manifestación de enfermedad.

Las vacunas eritrocíticas (VE) están diseñadas para generar una respuesta inmunitaria contra antígenos del estadio eritrocitario del parásito.

Así, su función sería impedir la invasión de los hematíes por los merozoitos que provienen de la ruptura del esquizonte hepático, acelerar el clearance de eritrocitos parasitados y prevenir su secuestro en la microvasculatura. Estas vacunas no impedirían la infección, pero disminuirían la gravedad de la clínica.

• El tercer tipo de vacunas serían las llamadas vacunas de bloqueo de transmisión (VBT) o vacunas “altruistas” ya que su administración no beneficiaría al individuo vacunado en particular sino a la comunidad a la que éste pertenece.

Esta vacuna tendría además la ventaja de no facilitar (al usar antígenos que se expresan en el mosquito y no en el ser humano) la aparición de cepas mutantes.

El mosquito no dispone de una respuesta inmune adaptativa, por lo que los genes que codifican la parte del ciclo sexual del parásito en el mosquito están considerablemente conservados, facilitando así su identificación y la creación de vacunas contra estos.

La combinación de una VBT con una vacuna pre-eritrocítica o eritrocítica evitaría el peligro de potencial selección inmune25,26 y facilitaría el desarrollo de esta línea de investigación que por sí sola difícilmente conseguiría los recursos financieros necesarios para desarrollarse.

En realidad, los efectos que pueden anticiparse de cada uno de estos tres tipos de vacuna son más amplios de lo que tradicionalmente se pensaba, y pueden llegar a solaparse.

Vacunas pre-eritrocíticas parcialmente efectivas han demostrado ya eficacia sobre la morbilidad grave de los individuos vacunados27, una característica que a priori se creía exclusiva de las vacunas eritrocíticas.

Se cree que, a través de un mecanismo similar al ya descrito con las redes mosquiteras26, la disminución del inóculo inicial y el consiguiente retraso en la ruptura de los esquizontes hepáticos conllevaría una enfermedad más benigna28.

Una posible estrategia trata de combinar antígenos de diferentes estadios del ciclo vital (vacunas multiestadio) o de la misma fase (vacunas multivalentes) intentando provocar una respuesta inmune intensa y secuencial que aumentaría la eficacia de la vacuna candidata, evitando asimismo la emergencia de resistencias.

Sin embargo, la inclusión de componentes innecesarios puede aumentar los efectos indeseados y el coste.

6. Vacunas en ensayos clínicos
El desarrollo de una vacuna anti-malárica es largo y costoso. Como ocurre con el resto de vacunas, se empieza por estadios pre-clínicos de experimentación en el laboratorio para pasar después a ensayos en humanos, primero en adultos y después en niños.

El desarrollo pasa por distintas fases, la fase I tiene como objetivo evaluar la seguridad, reactogenicidad e inmunogenicidad de la vacuna candidata, la fase II o IIa la eficacia, seguridad e inmunogenicidad en ensayos con reto artificial en individuos no inmunes, la fase III o IIb lo hace con reto natural en individuos semi-inmunes de zonas endémicas y la fase IV evalúa la efectividad y seguridad.

Actualmente múltiples vacunas candidatas se hallan en diferentes estadios de desarrollo, la mayor parte de ellas aún en fase pre-clínica. Más de la mitad de las aproximadamente 100 vacunas candidatas que están siendo desarrolladas actualmente se basan en únicamente 3 antígenos, clonados hace más de dos décadas: la proteína del circunsporozoíto (CSP), la proteína de superficie del merozoíto (MSP) y el antígeno apical de membrana 1 (AMA-1)22.

El proyecto de desciframiento del genoma de Plasmodium falciparum ha identificado centenares de proteínas parasitarias que podrían formar la base de futuras vacunas29.

La vacuna candidata que está en un estadio de desarrollo más avanzado es la llamada RTS,S/AS02A, desarrollada y financiada conjuntamente por GlaxoSmithKline (GSK) y la Malaria Vaccine Initiative (MVI)30.

Esta vacuna pre-eritrocítica está basada en la fusión del antígeno de superficie del Circunsporozoito (CS, la mayor proteína de superficie del esporozoito) con el antígeno de superficie de la Hepatitis B (HBsAg), formulada con el potente adyuvante AS02A de GSK.

En un ensayo clínico de fase IIb realizado en niños de entre 1 y 4 años de edad en Mozambique, demostró ser segura, inmunogénica y eficaz, reduciendo los casos de malaria clínica por P. falciparum en un 30% y los casos de malaria grave en hasta un 58%27.

Además, esta eficacia no parecía disminuir26 al final de un período de seguimiento de 18 meses, manteniéndose la protección31.

Los esperanzadores resultados de este ensayo deberán confirmarse en la población diana ideal, los lactantes. Sólo en el caso en que la vacuna muestre eficacia en los menores de un año podrá plantearse su inclusión en el Programa Ampliado de Vacunación (PAV), a través del que se podría llegar al máximo de población pediátrica, ya que es el único mecanismo actualmente existente y funcional de distribución universal de medidas de salud para los niños.

Otras vacunas candidatas contra la malaria en diferentes estadios de desarrollo clínico, y otras estrategias de desarrollo de vacunas (incluyendo prime-boost, virosomas, partículas virales-like y péptidos basados en antígenos parasitarios importantes) se muestran en la tabla 1.

En los últimos cinco años, el número de grupos que está investigando en el campo de las vacunas contra la malaria ha pasado de tres a once25 y los próximos años ofrecerán resultados esclarecedores acerca de la eficacia de todas estas vacunas candidatas.

7. Conclusiones
Los prometedores avances que el principio del siglo XXI está presenciando en el campo de la vacunación contra la malaria se enmarcan en un clima de euforia contenida y de ímpetu investigador que no debe ni puede ser desaprovechado.

Diversas iniciativas privadas han unido sus fuerzas para ayudar al sector público a financiar la investigación necesaria para conseguir una vacuna que parecía muy lejana.

Es esencial que este momentum conseguido hasta ahora se sostenga en los próximos años para conseguir el desarrollo de una vacuna eficaz. Tenemos ante nosotros la posibilidad de resolver un reto científico formidable y no podemos desaprovecharla.
La vacunación de niños pequeños de áreas endémicas con una vacuna antimalárica eficaz y segura, combinado con el uso de otras medidas de control, podría contribuir de forma decisiva a que la malaria deje de ser una intolerable carga para la salud mundial y al desarrollo económico y social de muchos países.

Quizás ahora sea el momento adecuado para reflexionar acerca de las estrategias que serán necesarias para hacer llegar la futura vacuna a quiénes más la necesitan, y a un coste asequible, un reto que se anticipa igual o mayor todavía32.

Este artículo está basado parcialmente en otro artículo ya publicado:
Bassat Q, Guinovart C, Alonso PL. Vacunas contra la malaria: Una prometedora espera. An Pediatr Contin 2005; 3(5): 311-6

 

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