El cultivo celular ha sido, es y seguirá siendo uno de los pilares para la producción de vacunas.
En el caso de enfermedades bacterianas, las bacterias para la producción de sus vacunas pueden producirse a gran escala de forma independiente en biorreactores y posteriormente ser procesadas para generar las dosis y poder ser utilizadas en clínica. Sin embargo, los virus no pueden producirse de forma independiente y necesitan células para poder multiplicarse. Por lo tanto, los virus destinados a vacunación se cultivan en células. O bien primarias como, por ejemplo, en huevos de gallina (para la influenza), o en líneas celulares (por ejemplo para la hepatitis A).
Las vacunas son preparaciones producidas con el fin de generar inmunidad contra una enfermedad estimulando la producción de anticuerpos. Hasta la actualidad se han desarrollado cientos de ellas para enfermedades tanto humanas como de otros animales. Siendo la vacunación animal especialmente importante en la industria ganadera.
Su producción tiene varias etapas. Primero, generamos el antígeno mismo. Para ello cultivamos los virus en células primarias (como huevos de gallina) o en líneas celulares continuas. Las bacterias, en cambio, se cultivan en biorreactores.
Tipos y desarrollos
Existen diferentes tipos de vacunas. Tradicionalmente se ha hablado de vacunas vivas y vacunas inactivadas. Las vacunas de virus vivos utilizan una forma atenuada del virus, el virus es alterado para que no sea capaz de dividirse. Algunos ejemplos en humanos son las vacunas contra el sarampión, las paperas, la rubeola o la varicela. Las vacunas de virus inactivados se elaboran a partir de una proteína u otras estructuras extraídas del virus causante de la enfermedad y que sea inmunogénica. Un ejemplo es la vacuna contra la tos ferina.
También desde hace décadas se desarrollan vacunas de toxoides. Una vacuna de este tipo no contiene el propio virus , sino que se inocula una toxina o una sustancia química producida por el virus causante de la enfermedad. Este tipo de vacunas inmuniza contra el efecto producido por la infección y no de la infección en sí misma. Algunos ejemplos son las vacunas contra la difteria y el tétanos.
Además de la tradicional clasificación entre vacunas vivas y no vivas, varias otras plataformas han desarrollado en las últimas décadas otros tipos. Por ejemplo, vectores virales o vacunas de ARN y ADN, como las vacunas desarrolladas y aprobadas para el SARS-cov2- que produce la covid-19. Y otras que aún están en fases experimental como las células presentadoras de antígenos.
Vacunas basadas en cultivos celulares
En la historia de la creación de vacunas, especialmente virales, el cultivo celular ha sido fundamental.
La primera vacuna creada a partir de cepas celulares humanas fue la de la rubeola, cuyo descubridor fue Stanley Plotkin del Instituto Wistar de Filadelfia. A mitad de la década de 1960, Plotkin calculó que un 1% de todos los nacimientos en el Hospital General de Filadelfia fueron afectados por el síndrome de rubeola congénita. En algunos casos, las mujeres embarazadas que se habían infectado de rubeola ponían fin a su embarazo. Y después de un aborto de este tipo enviaban el feto al laboratorio que Plotkin había designado para investigar la rubeola. Al realizar exámenes al riñón del feto, Plotkin encontró y aisló el virus de la rubeola.
En paralelo, Leonard Hayflick (quien trabajaba en el Instituto Wistar en esa época) desarrolló una cepa celular usando las células del pulmón de un feto abortado. Muchos virus, incluida la rubeola, se desarrollaban bien en la línea celular resultante, que demostró estar libre de contaminantes. La línea recibió el nombre de WI-38.
Actualmente producimos más de 50 vacunas para humanos basadas en cultivos celulares y otras están en diferentes fases de desarrollo experimental. Es especialmente relevante el ejemplo del virus de la gripe, el influenza virus. Tradicionalmente lo obtenemos inoculando huevos de gallina fecundados. Sin embargo, las posibles limitaciones en la cantidad de huevos disponibles y otras consideraciones han hecho que en las últimas décadas se haya hecho un gran esfuerzo por desarrollar la vacuna de la gripe en un sistema basado en cultivos celulares.
El cultivo celular en la producción
Para producir vacunas en cultivos celulares tenemos que ser capaces de encontrar una línea celular que cumpla una serie de requisitos:
- Poder ser infectada con el virus de interés.
- Crecimiento rápido, manteniendo sus características intactas y sin sufrir alteraciones con los sucesivos pases.
- Ser susceptible de ser escalada para producción industrial en biorreactores.
- Demostrarse segura, libre de otros patógenos, etc.
Y, aunque las nuevas tecnologías de vacunas basadas en ácidos nucleicos son muy prometedoras y presentan ventajas sobre las producidas en cultivos celulares, todavía usaremos los cultivos celulares durante décadas para la producción segura y eficiente de vacunas tanto para su uso en clínica como en la industria alimentaria ganadera.
Además, el desarrollo y aprobación de vacunas de células presentadores de antígenos, para las que también será necesario el uso de cultivos celulares, marcarán otro hito en la historia del desarrollo de la vacunación tanto para las enfermedades que existen hoy, como las que surjan en el futuro.