Información

¿Cómo se 'desactiva' el SARS-CoV-2 para algunas vacunas Covid (por ejemplo, Covaxin)?

¿Cómo se 'desactiva' el SARS-CoV-2 para algunas vacunas Covid (por ejemplo, Covaxin)?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Algunas vacunas Covid como Covaxin emplean una 'Célula Vero Inactivada de Virión Completo'.

¿Cómo se 'desactiva' el virión para la vacuna?


Para Covaxin (BBV152), el SARS-CoV-2 se inactivó mediante el tratamiento con β-propiolactona [1]. La β-propiolactona reacciona y modifica, entre otras cosas, los ácidos nucleicos, impidiendo así su replicación [2].

[1] Yadav P, Ella R, Kumar S, et al. 2020. Inmunogenicidad notable y eficacia protectora de BBV152, una vacuna inactivada contra el SARS-CoV-2 en macacos rhesus. Preimpresión.

[2] Perrin P, Morgeaux S. 1995. Inactivación de ADN por β-propiolactona. Productos biológicos 23 (3): 207-211.


¿Cómo pudieron los investigadores desarrollar vacunas COVID-19 tan rápidamente?

El desarrollo de la vacuna generalmente se mide en años, no en meses. Pero a medida que avanza la pandemia de COVID-19, los científicos están compitiendo contra el reloj para desarrollar una inmunización que brinde protección contra el virus SARS-CoV-2. Los resultados están batiendo récords de desarrollo.

Por más desafiante que resulte desarrollar y distribuir una vacuna, la comunidad científica de la nación y rsquos también se enfrenta a otro obstáculo: convencer a un público cada vez más escéptico de que la vacuna COVID-19 es segura y de lo importante que es recibir una vacuna COVID-19 en primer lugar.

"Incluso la vacuna más eficaz no puede protegernos a nosotros ni a nuestros seres queridos si la gente tiene miedo de tomarla o no quiere tomarla", dijo Kathleen Mullane, DO, PharmD, directora de ensayos clínicos de enfermedades infecciosas en UChicago Medicine. Sabemos que las cosas se están moviendo más rápido que nunca, pero la comunidad científica de la nación ha cooperado y colaborado como nunca antes y estamos absolutamente comprometidos a asegurarnos de que todo lo que finalmente se apruebe funcione y sea seguro. Voy a vacunarme y recomiendo la vacunación para mi familia y amigos porque creo en la seguridad y eficacia de estos agentes. & Rdquo

El rápido progreso de una vacuna COVID-19 significa que los datos sobre la seguridad y durabilidad a largo plazo de estas vacunas seguirán fluyendo mucho después de que una vacuna haya sido aprobada para uso de emergencia. Sin embargo, aquellos que se preguntan sobre la seguridad de las vacunas pueden sentirse alentados porque, a pesar de la velocidad con la que se han desarrollado estas vacunas, se siguieron los importantes puntos de control regulatorios y de evaluación diseñados para proteger a los pacientes. Estos hitos ayudan a determinar qué tan segura y efectiva será una vacuna, y si los beneficios valen o no los riesgos potenciales.

Operation Warp Speed: Acelerando la investigación de vacunas

Antes de la pandemia de COVID-19, obtener una nueva vacuna desde el concepto hasta la aprobación podría llevar 10 años y miles de millones de dólares. Con solo uno de cada 10 candidatos a vacunas que llegan al mercado, el desarrollo de vacunas es una propuesta arriesgada para los fabricantes de productos farmacéuticos. Para aquellos que no están familiarizados con el proceso metódico de la investigación clínica, el proceso puede parecer terriblemente lento. Primero, los investigadores deben estudiar la estructura y el comportamiento infeccioso de un patógeno. Luego, descubren cómo hacer que el cuerpo humano produzca mejor una respuesta inmune para luchar contra él. A continuación, se prueba la seguridad y eficacia de la vacuna, primero utilizando modelos celulares, animales y matemáticos, y luego en ensayos clínicos multifase en humanos que involucran a miles de participantes. Solo entonces puede comenzar el proceso de aprobación federal.

Con el reloj corriendo en la pandemia de COVID-19, las compañías farmacéuticas están aprovechando la tecnología de vacunas ya establecida que podría acelerar el proceso hacia la producción de una vacuna segura.

Las compañías farmacéuticas mundiales están desarrollando docenas de vacunas contra el virus SARS-CoV-2, pero hasta ahora solo unas pocas han llegado a ensayos clínicos de fase 3 a gran escala. En los ensayos de fase 3, participan decenas de miles de voluntarios para probar la seguridad y eficacia de la inmunización. Hasta el momento, se han lanzado 11 ensayos de fase 3 a nivel mundial, aunque se esperan más en los próximos meses y años a medida que otros esfuerzos de investigación avancen en la tubería.

Ellos quieren recibir un impulso de Operation Warp Speed ​​(OWS), una colaboración entre la industria farmacéutica y el gobierno federal. Para compensar el costo del desarrollo de la vacuna COVID-19 y ayudar a movilizar las vacunas aprobadas lo más rápido posible para el público estadounidense, el gobierno estableció un programa de financiamiento respaldado por casi $ 10 mil millones en fondos federales. OWS comenzó con un ambicioso objetivo inicial: entregar 300 millones de dosis de una vacuna segura y efectiva a los estadounidenses a partir de enero de 2021.

Esta inversión financiera ha acelerado en gran medida el cronograma para el desarrollo de vacunas a través de ensayos clínicos, revisión de la FDA y distribución masiva de una vacuna. A través de la colaboración de redes de estudios de vacunas establecidas, médicos científicos experimentados han reducido significativamente el tiempo y la carga de costos de desarrollar sitios de ensayos clínicos e inscribir voluntarios para participar en estos importantes estudios. Todos estos factores, a su vez, significan que una vez que una vacuna superó los hitos críticos de seguridad y eficacia y recibió la aprobación de uso de emergencia (EUA) del gobierno federal, las organizaciones de atención médica pudieron comenzar a proporcionar la vacuna a los pacientes en cuestión de días. Por ejemplo, la vacuna de ARNm de Pfizer / BioNTech fue aprobada para uso de emergencia por la FDA el jueves 10 de diciembre de 2020, los trabajadores de la salud estaban siendo vacunados el lunes 14 de diciembre.

Tecnología de vacunas y ensayos clínicos

También debería ser tranquilizador que casi 200 años de desarrollo de vacunas hayan generado una serie de plataformas de vacunas altamente efectivas y seguras, que requieren menos tiempo y esfuerzo para producir nuevos tipos de vacunas. El reciclaje de la tecnología de vacunas existente permite a los investigadores concentrar su tiempo en identificar los mejores objetivos que producirán la respuesta inmune más fuerte con la menor cantidad de efectos secundarios.

"Realmente, la mayor parte del trabajo de desarrollo de la plataforma de vacunas ya está hecho", dijo Habibul Ahsan, MD, Director del Instituto de Población y Salud de Precisión de la Universidad de Medicina de Chicago. Solo tiene que hacer la parte restante, que es agregar los antígenos virales correctos a la plataforma ya probada y asegurarse de que sea segura y efectiva en humanos. Incluso en los últimos cinco a diez años, hemos dado grandes pasos en el desarrollo de nuevos tipos de plataformas de vacunas como las que se están probando para el SARS-CoV-2. & Rdquo

Las vacunas actúan presentando al cuerpo y al sistema inmunológico rsquos proteínas patógenas, llamadas antígenos, que activan la respuesta inmunitaria y generan anticuerpos para proteger contra la enfermedad.

Los candidatos a vacunas que actualmente están en los titulares utilizan ARNm y plataformas basadas en vectores. Estas vacunas inducen al cuerpo a producir los antígenos virales, que generan la respuesta inmune adecuada. En el pasado, se han desarrollado vacunas basadas en vectores para enfermedades como el SARS, el MERS y, más notablemente, el mortal virus del Ébola, y las vacunas de ARNm se han probado previamente para prevenir el virus Zika.

Estas inmunizaciones de próxima generación nunca antes se habían probado a una escala tan grande, pero ya hay evidencia de que estas plataformas son seguras y efectivas, con un riesgo reducido de los efectos secundarios generados por las vacunas de virus completo vivos atenuados o desactivados.

"El ARNm y las vacunas vectoriales son una tecnología más nueva. Los primeros productos se desarrollaron en 1999", dijo Mullane. & ldquoDe acuerdo con nuestro conocimiento de la biología humana, no hay razón para creer que deban presentar un riesgo mayor que cualquiera de los tipos más tradicionales de vacunas. En todo caso, la mayor preocupación es cuánto tiempo son efectivos. Los datos preliminares de eficacia hasta ahora son extremadamente prometedores. & Rdquo

Para protegerse contra la incertidumbre, la FDA agregó reglas adicionales para brindar mayor seguridad al tener puntos de control específicos para los ensayos acelerados de COVID-19. Eso incluye exigir a los investigadores que recopilen al menos dos meses de datos de seguimiento de la mayoría de los participantes de cada ensayo y rsquos, incluso si los primeros datos muestran resultados prometedores y seguridad y eficacia a largo plazo hasta dos años después de la recepción de las vacunas.

Para acelerar el desarrollo, muchos ensayos de COVID-19 se llevan a cabo en estudios que combinan las fases 1, 2 y / o 3 donde los investigadores comienzan vacunando a un número menor de voluntarios sanos. A medida que continúa el ensayo, y si la vacuna parece ser segura, se abre a más participantes, como aquellos con problemas de salud preexistentes. Los ensayos de eficacia de fase 3 a gran escala incluyen en última instancia a decenas de miles de voluntarios. La línea de prueba actual incluye una variedad de tipos de vacunas y modelos probados y verdaderos, así como enfoques de próxima generación.

La velocidad a la que progresan estos ensayos ha generado dudas sobre si son seguros o no. Conscientes de la desconfianza persistente debido a la politización de la pandemia y la privación médica histórica en ciertas comunidades, los científicos involucrados en la investigación de la vacuna COVID-19 están teniendo cuidado de no exagerar los primeros resultados de los ensayos clínicos en curso y ser transparentes sobre los riesgos involucrados.

Muchos están haciendo esfuerzos para salir a la comunidad para hablar con posibles voluntarios, abordar sus inquietudes y ofrecer la oportunidad de participar, particularmente en los ensayos de fase 3 a gran escala. Por ejemplo, en UChicago Medicine, los médicos están llevando unidades médicas móviles a los vecindarios circundantes para llevar la vacuna directamente a las puertas de entrada de las personas y los rsquos.

"Muchos centros que reclutan para estos ensayos no son fácilmente accesibles para las poblaciones minoritarias y de bajos ingresos", dijo Ahsan. & ldquoPero UChicago Medicine ha estado trabajando duro para construir relaciones sólidas con nuestra comunidad local y asegurarse de que sepan que estamos aquí para servirles. & rdquo

¿Qué riesgos plantean las vacunas?

Como la mayoría de los tratamientos médicos, cualquier vacuna conlleva cierto grado de riesgo. Los efectos secundarios suelen ser leves y van desde dolor en el lugar de la inyección hasta fiebre leve y dolores corporales. En uno de cada 100.000 casos, las vacunas pueden desencadenar reacciones alérgicas graves. Aún más raro (la estimación es de uno en un millón) es un mayor riesgo de desarrollar afecciones autoinmunes que afectan el sistema nervioso, como el síndrome de Guillain-Barré.

Dos estudios separados en los que las vacunas de virus de vectores vivos no replicativos y el ensayo de la vacuna AstraZeneca de fase 3 con sede en el Reino Unido y el ensayo de la vacuna de fase 3 Janssen con sede en EE. vinculado a su participación en el estudio. Desde entonces, ambos se reanudaron después de que investigadores y reguladores determinaron que no había una conexión clara entre la vacuna y los eventos médicos y los consideraron lo suficientemente seguros como para continuar. Aún no se han relacionado eventos adversos con los candidatos a la vacuna de ARNm, excepto por un puñado de reacciones alérgicas que requieren EpiPens.

El desafío, particularmente frente a una pandemia mundial, se reduce a encontrar el equilibrio entre los beneficios de la vacuna y el riesgo que puede representar para quienes la reciben. En la mayoría de las situaciones, el equilibrio cae del lado de la vacuna.

"Ahora mismo, estamos corriendo contra el reloj", dijo Ahsan. & ldquoTal vez en seis meses o un año, si no hemos aprobado una vacuna, suficientes personas se habrán enfermado y los posibles efectos secundarios ya no valen la pena el riesgo & mdash, pero para lograr ese tipo de inmunidad colectiva, el 50 o el 60 por ciento de los La población estadounidense tendría que contraer el virus. Eso significa que 150 o 200 millones de personas contraen COVID-19, y probablemente más de un millón de muertes. Vale la pena intentar evitarlo. & Rdquo

¿Qué se necesita para que & ldquo vuelva a la normalidad & rdquo?

Antes de que cualquier vacuna pueda recibir la aprobación federal, incluso para uso de emergencia, los investigadores deben esperar hasta que decenas de miles de voluntarios reciban su vacuna experimental. Luego, esperan que pase el tiempo suficiente para que algunos de esos voluntarios se expongan al COVID-19, lo que indica qué tan efectiva es cada vacuna. Los científicos también están estudiando si los que recibieron la vacuna y mdash frente a un placebo y mdash tenían formas de enfermedad menos graves. Sin datos que demuestren de manera concluyente que las vacunas son seguras y efectivas, no serán aprobadas para su uso en el público en general.

Una vez que un ensayo clínico recopila suficientes datos para demostrar que una vacuna es segura y eficaz, la vacuna se dirige a los reguladores federales. La compañía farmacéutica que desarrolló el producto envía datos a la FDA, donde los estadísticos federales y un consejo asesor externo de expertos médicos y científicos los revisan y vuelven a analizar. Dado que las vacunas COVID-19 se enviarán a la FDA antes de que se capturen los datos a largo plazo, es probable que una vacuna reciba una autorización de uso de emergencia en lugar de una aprobación completa. Este fue el caso de la vacuna de ARNm de Pfizer / BioNTech, que fue aprobada para uso de emergencia por la FDA el 10 de diciembre de 2020, y la vacuna de ARNm de Moderna, aprobada el 18 de diciembre de 2020.

Luego viene el desafío de fabricar y distribuir una vacuna, particularmente en los primeros días cuando hay un suministro limitado. Las autoridades dicen que podrían estar disponibles de 20 a 30 millones de dosis en enero, pero el lanzamiento completo puede tardar meses en obtener lotes suficientes para el público en general. Mientras tanto, las autoridades priorizarán la distribución a aquellos con mayor riesgo de contraer COVID-19 o aquellos que están en mayor riesgo de sufrir los efectos más severos de la enfermedad, como trabajadores de la salud, adultos mayores, adultos con condiciones preexistentes. y trabajadores esenciales.

A medida que se distribuya una nueva vacuna, los ensayos clínicos continuarán y los datos continuarán fluyendo sobre su efectividad a largo plazo y cualquier problema potencial de seguridad. Esto permitirá a los investigadores y proveedores de atención médica adaptar la distribución según sea necesario.

Siendo realistas, el público en general probablemente no tendrá acceso a una vacuna hasta algún momento de este verano. Eso y rsquos mucho más tarde que Operation Warp Speed ​​y rsquos objetivo inicial de tener 300 millones de dosis disponibles para enero, pero significativamente más rápido que cualquier otro esfuerzo de desarrollo de vacunas hasta la fecha.

A medida que se lanza una vacuna, cada individuo debe hablar con su médico sobre su propio estado de salud único y si una vacuna es la opción correcta para ellos, particularmente aquellos individuos que pertenecen a grupos que no fueron incluidos en los ensayos clínicos.

Idealmente, la evidencia será lo suficientemente sólida como para que la mayoría de los estadounidenses se sientan seguros al recibir la vacuna. Lograr que se vacunen suficientes personas es fundamental para lograr la inmunidad colectiva, el punto en el que una enfermedad ya no puede propagarse porque una cantidad suficiente de la comunidad está vacunada o es inmune a ella.

Mientras tanto, el mundo espera sin aliento para ver si estas vacunas resultan ser la herramienta que necesitamos para volver al camino normal.


Dos perspectivas sobre la medición de la transmisión

Si una vacuna Covid-19 puede reducir los eventos de infección por SARS-CoV-2, asintomáticos o no, esto puede indicar que la transmisión del virus a otras personas podría reducirse, dijo Bottazzi. Esa teoría se basa en el pensamiento de que cuando hay menos personas infectadas con el virus, hay menos personas que propagan el virus, explicó.

Sin embargo, Nikolai Petrovsky, PhD, profesor de la Facultad de Medicina y Salud Pública de la Universidad Flinders, Adelaide, Australia, difirió y señaló que la capacidad de una vacuna para reducir la infección es un sustituto cuestionable de la reducción de la transmisión. La transmisión debe medirse en función de la persona no vacunada que está expuesta al SARS-CoV-2, y no en función de la persona vacunada e infectada que potencialmente transmita el virus, explicó. "La transmisión se trata de la siguiente persona en la cadena", dijo Petrovsky, y agregó que las tasas de infección y las tasas de transmisión no deben combinarse.

Si bien puede haber una asociación entre la infección y la transmisión, no hay datos suficientes para evaluar si existe una correlación lineal, dijo Gary Kobinger, PhD, director de Patógenos Especiales de Diseño Vectorial e Inmunoterapia, Microbiología Médica, Universidad de Manitoba, Canadá. De hecho, la eficacia de la transmisión de la vacuna es fundamental para medirla en aquellos que no están vacunados pero que están expuestos al virus, pero también es valioso recopilar datos del propagador del virus, agregó Rory de Vries, PhD, profesor asistente, Departamento de Virología, Erasmus. University Medical Center, Rotterdam, Países Bajos.

Informes temáticos
¿Le preocupa el ritmo de la innovación en su industria?

El Informe TMT Themes 2021 de GlobalData le dice todo lo que necesita saber sobre temas de tecnología disruptiva y qué empresas están en la mejor posición para ayudarlo a transformar digitalmente su negocio.


2. Enfoques de diseño de vacunas

2.1. Selección del antígeno del SARS-CoV-2

La proteína SARS-CoV-2 S se une principalmente a los receptores ACE2 para mediar la entrada viral, en las vías respiratorias superiores e inferiores. La proteína S madura es una proteína de fusión trimérica de clase I ubicada en la superficie del virión. Posee dos fragmentos, el S1 que contiene el dominio de unión al receptor (RBD) y el S2 que contiene el péptido de fusión. Diferentes estudios con anticuerpos monoclonales han demostrado que los humanos infectados desarrollan anticuerpos neutralizantes robustos contra la proteína S y en particular contra el fragmento S1 con el dominio de unión al receptor (RBD) del SARS-CoV-2 (Baum et al., 2020, Hansen et al., 2020, Ju et al., 2020). En los primeros estudios de las vacunas contra el SARS-CoV-2, también se evaluó la eficacia de la proteína N, pero, utilizando modelos in vivo, las vacunas basadas en N no produjeron protección. Además, mostraron una exacerbación de la infección debido al aumento de la infiltración eosinofílica pulmonar (Deming et al., 2006). Las proteínas M y E tienen menos interés como dianas de vacunas debido a su menor inmunogenicidad (Du et al., 2008).

2.2. Plataformas de vacunas

Los avances en virología, biología molecular e inmunología han creado muchas alternativas a los enfoques de vacunas tradicionales. Actualmente se están desarrollando más de 100 vacunas candidatas contra el virus SARS-CoV-2 (& # x0201cVaccines & # x02013 COVID19 Vaccine Tracker & # x0201d), basadas en varias plataformas diferentes (Fig.4). Estas plataformas se pueden dividir en enfoques & # x0201ctraditional & # x0201d (es decir., vacunas de virus vivos atenuados o inactivados) y enfoques innovadores tales como vacunas de ARN o ADN y vacunas recombinantes de vectores virales.

Plataformas de vacunas en desarrollo contra el SARS-CoV-2.

2.2.1. Vacunas virales vivas atenuadas

Las vacunas vivas atenuadas derivan directamente de los virus patógenos que todavía poseen la capacidad de infectar células y replicarse, pero que se tratan para que no causen enfermedad o solo una enfermedad muy leve. La atenuación se puede completar haciendo crecer el virus en condiciones desfavorables, como a una temperatura no óptima o mediante la modificación racional del genoma del virus (p.ej., desoptimización de codones, eliminación de genes responsables de contrarrestar el reconocimiento inmune innato (Broadbent et al., 2016, Talon et al., 2000)). Sin embargo, estas técnicas requieren mucho tiempo y son técnicamente desafiantes, lo que resulta en un desarrollo difícil y prolongado. Al ser casi idéntico al virus natural que causa la infección, un virus vivo atenuado generalmente crea una respuesta inmunitaria humoral y mediada por células fuerte y duradera después de un régimen de vacunación de cebado / refuerzo. Además, dado que el virus se replica después de la vacunación, la respuesta inmune se dirige a proteínas virales estructurales y no estructurales, ampliando las respuestas inmunes humorales y celulares sin el uso de adyuvantes, ya que estas vacunas ya contienen adyuvantes naturales (Lee y Nguyen, 2015). Este tipo de vacuna se puede administrar por vía intranasal para inducir una respuesta inmunitaria de la mucosa como en el caso de la vacuna tetravalente contra la influenza contra A (H1N1), A (H3N2) y dos virus de influenza B disponibles en el mercado con la marca FluMist Quadrivalent ( & # x0201c FluMist Quadrivalent | FDA & # x0201d). Se administra fácilmente como una suspensión de 0,2 & # x000a0mL suministrada en un dispositivo de pulverización intranasal precargado de dosis única que se divide aproximadamente la mitad en cada fosa nasal.

2.2.2. Vacunas virales inactivadas

En las vacunas virales inactivadas suele estar presente todo el virus causante de la enfermedad o una parte de él (donde se ha destruido el material genético). En comparación con las vacunas virales vivas atenuadas, se consideran más seguras y estables y, aunque su material genético ha sido destruido, todavía contienen muchas proteínas antigénicas y, por lo tanto, como en el caso de los coronavirus (p.ej. SARS-CoV-2), es probable que las respuestas inmunitarias se dirijan a muchas proteínas diferentes, como la S, pero también la M, E y N.Las vacunas inactivadas solo estimulan las respuestas mediadas por anticuerpos, que pueden ser más débiles y menos duraderas, ya que en comparación con las vacunas vivas atenuadas y, por lo tanto, las vacunas inactivadas a menudo se administran junto con adyuvantes y también pueden ser necesarias dosis de refuerzo. La producción de la vacuna requiere instalaciones de nivel de bioseguridad 3 en las que el virus se cultiva en un cultivo celular (generalmente células Vero) seguido de la inactivación. La productividad del virus en cultivo celular podría afectar el rendimiento de la producción final (Yadav et al., 2021). Este tipo de vacuna ha demostrado ser segura y eficaz en la prevención de enfermedades como la poliomielitis y la influenza (https://www.who.int/vaccine_safety/initiative/tech_support/Part-2.pdf; consultado el 22 de marzo de 2021).

2.2.3. Vacunas recombinantes de vectores virales

Las vacunas basadas en vectores virales (en forma de una versión modificada inofensiva de un virus alternativo) utilizan un virus modificado (el vector) para entregar el código genético (ARN o ADN) de un antígeno, (p.ej., en el caso de COVID-19, la proteína S) en células humanas que luego producirán el antígeno. Al infectar las células y darles instrucciones para producir el antígeno, este tipo de vacuna imita una infección viral natural para generar la respuesta inmune solicitada (Rollier et al., 2011). Este mecanismo induce una fuerte respuesta inmunitaria celular por parte de las células T, así como la producción de anticuerpos por parte de las células B. Los vectores virales se cultivan en líneas celulares y su producción es rápida y sencilla (Sebastian y Lambe, 2018).

Los vectores virales pueden replicarse y no replicarse. Los vectores virales replicantes poseen la capacidad de replicarse y, por lo tanto, pueden producir nuevas partículas virales que proporcionan una fuente continua de antígenos de vacuna durante períodos prolongados. Esto da como resultado una respuesta inmune más fuerte con una sola dosis en comparación con los vectores virales no replicantes. Los vectores virales replicantes se seleccionan de modo que el virus no pueda causar una enfermedad mientras infecta al huésped. Por lo general, derivan de virus atenuados diseñados para expresar la proteína antigénica específica, como la proteína S para la vacuna COVID-19. Por otro lado, los vectores virales que no se replican no conservan la capacidad de producir nuevas partículas virales porque los genes virales clave para la replicación se han eliminado previamente. Los enfoques más comunes de este tipo de vacuna se basan en un adenovirus administrado por vía intramuscular. Como ventaja de las vacunas con vectores virales, su producción no requiere el uso de virus patógenos vivos, los vectores se pueden producir fácilmente en grandes cantidades mostrando una buena estimulación de las respuestas de las células B y T in vivo (Zhu et al., 2020a) . Como desventaja, la inmunidad vectorial preexistente puede neutralizar la eficacia de la vacuna. Sin embargo, este problema se puede evitar fácilmente mediante el uso de vectores raros en humanos (Mercado et al., 2020), derivados de animales (Folegatti et al., 2020) o virus que no generan mucha inmunidad. Además, como la inmunidad a los vectores puede ser problemática durante la segunda dosis en un régimen de cebado y refuerzo, el uso de dos vectores virales diferentes durante las dos dosis puede ayudar a evitar este problema. Sin embargo, en este caso, el antígeno de la vacuna solo se puede producir mientras la vacuna inicial permanezca en las células infectadas, lo que da como resultado una respuesta inmune generalmente más débil. Es probable que se requieran dosis de refuerzo.

Un ejemplo de vacuna de vector viral es la vacuna rVSV-ZEBOV recombinante y con capacidad de replicación contra el Ébola (Marzi et al., 2011) aprobada por la FDA en 2019. Consiste en el virus de la estomatitis vesicular (VSV) modificado genéticamente para expresar la glicoproteína principal. del virus del ébola del Zaire. Es una suspensión que se administra por vía intramuscular con una sola dosis (https://www.fda.gov/media/133748/download - consultado el 22 de marzo de 2021).

2.2.4. Vacunas de subunidades proteicas

Las vacunas de subunidades proteicas (también llamadas vacunas acelulares) no contienen ningún virus completo, sino fragmentos antigénicos purificados, como proteínas aisladas (p.ej., la proteína S en el virus SARS-CoV-2) seleccionados específicamente debido a su capacidad para estimular el sistema inmunológico.

Se pueden seleccionar muchos antígenos diferentes para desarrollar vacunas acelulares, como proteínas aisladas específicas de patógenos virales o bacterianos, cadenas de moléculas de azúcar (polisacáridos) que se encuentran en las paredes celulares de algunas bacterias o una proteína transportadora que se une a una cadena de polisacáridos para estimular el sistema inmunológico. respuesta. Las vacunas acelulares generalmente se consideran muy seguras ya que no pueden causar la enfermedad. La respuesta inmunitaria no suele ser tan sólida como la de las vacunas vivas atenuadas, por lo que con mayor frecuencia se requieren dosis de refuerzo. Una posible desventaja de este tipo de vacuna es que las proteínas aisladas podrían desnaturalizarse y así unirse a anticuerpos diferentes a la proteína del patógeno. En el caso del SARS-CoV-2, las proteínas antigénicas utilizadas son la proteína S o la RBD. La ventaja de este tipo de vacuna es que no se manipulan virus vivos. Las vacunas de subunidad de proteínas de uso común son las vacunas acelular contra la tos ferina (aP) que contienen la toxina de la tos ferina inactivada desintoxicada ya sea por tratamiento con una sustancia química o mediante el uso de técnicas de genética molecular (https://www.who.int/vaccine_safety/initiative/tech_support/Part -2.pdf - consultado el 22 de marzo de 2021). Para mejorar la eficacia de esta vacuna, se agrega alumbre como adyuvante para promover una respuesta de anticuerpos más fuerte. (Allen y Mills, 2014). Otra vacuna acelular es contra la hepatitis B que contiene el antígeno de superficie del virus de la hepatitis B (HBsAg) producido con tecnología recombinante. Incluso esta vacuna contiene fosfato de aluminio o hidróxido de aluminio como adyuvante para estimular la respuesta inmune después de la administración (https://www.who.int/vaccine_safety/initiative/tools/Hep_B_Vaccine_rates_information_sheet.pdf - consultado el 22 de marzo de 2021).

2.2.5. Vacunas de ARN y ADN

Las vacunas a base de ácido nucleico siguen una estrategia diferente en comparación con las otras vacunas. En lugar de proporcionar directamente el antígeno proteico al cuerpo, entregan el código genético del antígeno a las células del cuerpo, instruyendo a las células para que produzcan el antígeno que luego estimulará una respuesta inmune. Este tipo de vacunas es rápido y fácil de desarrollar y son las vacunas más prometedoras para el futuro. Se dividen en vacunas basadas en ARN y ADN. Las vacunas de ARN utilizan ARN mensajero (ARNm) o ARN autorreplicante normalmente formulado en un vehículo particulado como una membrana bicapa lipídica (liposoma). Esta formulación protege el ARNm cuando ingresa por primera vez al cuerpo y ayuda a la internalización celular (Pardi et al., 2015). Se requieren dosis más altas para el ARNm que para el ARN autorreplicante, que se amplifica a sí mismo. Cuando el ARNm está dentro de las células, los ribosomas pueden traducirlo en la proteína antigénica para iniciar la estimulación de la respuesta inmune. Luego, el cuerpo descompone y elimina naturalmente el ARNm. Una de las principales ventajas de esta tecnología es que la vacuna se puede producir completamente sin el uso de cultivos celulares, sin embargo, la estabilidad de almacenamiento a largo plazo es un desafío ya que requiere almacenamiento en congelación. Las vacunas basadas en ARN generalmente se administran por inyección y, por lo tanto, es poco probable que induzcan una fuerte inmunidad de la mucosa (Pardi et al., 2018).

Al ser más estable que el ARNm / ARN, el ADN no requiere formularse en vehículos particulados. Se basan en ADN plasmídico que se puede producir a gran escala en bacterias. El ADN contiene promotores de expresión de mamíferos y el gen específico que codifica el antígeno (p.ej., la proteína de pico) producida después de la absorción en las células de la persona vacunada. Para ser entregados, generalmente necesitan estrategias de entrega como la electroporación que ayuden a la captación celular de ADN. Ambas tecnologías basadas en ácidos nucleicos son la última frontera de la vacunación y hasta ahora se han aprobado dos vacunas de ARNm diferentes para uso humano (es decir., Moderna y Pfizer / BioNTech (Baden et al., 2021, Polack et al., 2020)) mientras que la vacuna de ADN más avanzada hasta ahora es la INO-4800 de Inovio que ha entrado en ensayos clínicos de fase 2/3 (& # x0201c , Inmunogenicidad y eficacia de INO-4800 para COVID-19 en adultos sanos seronegativos con alto riesgo de exposición al SARS-CoV-2 - Vista de texto completo - ClinicalTrials.gov & # x0201d).

2.3. Coadyuvantes

Muchas formulaciones de vacunas contienen un adyuvante o combinaciones de adyuvantes que mejoran la respuesta inmune a la vacuna. La palabra & # x0201cadjuvant & # x0201d significa & # x0201cto help / aid & # x0201d, e inicialmente se usaron adyuvantes solo para aumentar el potencial inmunogénico de los antígenos purificados. No todos los tipos de vacunas necesitan un adyuvante como el virus vivo atenuado que posee adyuvantes de origen natural. En los últimos años, al conocer y comprender la inmunología de la vacunación, se ha ampliado el papel de los adyuvantes (Pasquale et al., 2015).

Los primeros adyuvantes autorizados (hace casi 70 & # x000a0 años) para uso humano fueron las sales de aluminio (p.ej., hidróxido de aluminio, fosfato de aluminio, sulfato de aluminio y potasio (alumbre)). Siguen siendo los más utilizados debido a su capacidad de amplio espectro para fortalecer las respuestas inmunitarias y su seguridad. Actúan principalmente para aumentar la producción de anticuerpos con un mecanismo inmunológico que aún no se comprende por completo (Lee y Nguyen, 2015).

Se han desarrollado adyuvantes más nuevos para atacar componentes específicos de la respuesta inmune del cuerpo, como los receptores de tipo alto (TLR) que, cuando se activan, estimulan la producción de citocinas / quimiocinas proinflamatorias e interferones de tipo I que aumentan la capacidad del huésped. x02019s capacidad para eliminar el patógeno. La inmunidad adaptativa se desarrolla inmediatamente después de la respuesta inmune innata para que la protección contra la enfermedad sea más fuerte y dure más (Steinhagen et al., 2011).

Entre los nuevos adyuvantes ya autorizados, AS04 (Didierlaurent et al., 2009) es una mezcla de monofosforil lípido A que actúa como agonista de TLR4 y sal de aluminio, MF59 (Liang et al., 2020) es una emulsión de aceite en agua compuesta de escualeno que act by improving antigen uptake, recruiting immune cells and promoting the migration of activated APS, AS01B ( Alving et al., 2012 ) is a liposomal combination of monophosphoryl lipid A and a natural compound extracted from the Chilean soapbark tree (es decir., QS-21), and Cytosine phosphoguanine (CpG) ( Liang et al., 2020 ) that is a synthetic form of DNA that mimics bacterial and viral genetic material acting as TLR9 agonist. Different examples of vaccines that uses adjuvants are reported in Fig. 5 .

Timeline of the main adjuvants used in human vaccines.


Are the vaccines safe?

Every vaccine that is approved in the United States, even if under emergency use authorization, undergoes stringent safety testing, and the CDC continues to collect data on any side effects or adverse outcomes that could be related to the vaccine over time.

People who receive vaccines may experience a number of side effects, such as a sore arm, fever, fatigue, chills, nausea, and body aches — especially after the second dose of one of the two-dose regimens. This is a sign that the immune system is reacting and is not a cause for concern. The CDC recommends taking a painkiller after (not before) getting the shot and exercising the arm to avoid soreness.

The side effects are generally more intense after the second shot, as the immune system reacts to the known spike protein. The CDC also reports that 80% of those who reported experiencing side effects were women, which may be related to sex hormones’ role in the immune response, according to a New York Times artículo.

There are some rare serious side effects, such as anaphylaxis — a life-threatening, but treatable, allergic reaction. In the United States, this reaction has occurred in about two to five people per million vaccinated and has not resulted in any deaths.

The CDC requires that vaccinated people stay at the vaccination site for observation for at least 15 minutes after getting the shot in case they do have a negative reaction.

Kathryn Edwards, MD, a vaccinologist and the Sarah H. Sell and Cornelius Vanderbilt professor of pediatrics in the Division of Infectious Diseases at Vanderbilt University School of Medicine in Nashville, Tennessee, spends most of her day assessing reactions after COVID-19 vaccines as part of her CDC-funded Clinical Immunization Safety Assessment unit. Her team, which is working with allergists, believes that someone who has an immediate anaphylactic reaction to the first dose of an mRNA vaccine should not receive the second dose of that vaccine but rather may be able to get the Johnson & Johnson vaccine for their second shot with careful monitoring.

“I’ve been doing this a long time, and I don’t know that I’ve worked any harder than I am now. We want to make sure that the public knows that we want these vaccines to be both safe and effective.”

Kathryn Edwards, MD
Vaccinologist and professor of pediatrics in the Division of Infectious Diseases at Vanderbilt University School of Medicine

Edwards also cautions that not all adverse reactions that happen around the time of vaccination are caused by the vaccine. As people with underlying conditions — particularly older individuals — receive a vaccine, heart attacks or strokes will happen and could be coincidental. Her team is working to determine whether certain reactions are happening more often than would be expected after vaccination.

For example, there is a concern that came up with the AstraZeneca vaccine that resulted in several countries pausing or limiting its use due to reports of blood clots. Edwards says that the number of people who have experienced blood clots after being vaccinated in the United States so far is lower than what would be expected in the everyday population. Still, the CDC is continually looking at these rates to identify any signal for a reaction that might be associated with a vaccine.

Though any long-term effects of the vaccines are not yet known, Edwards says that she and the CDC are being vigilant in investigating any potential problems as they arise.

“I’ve been doing this a long time,” she notes. “And I don’t know that I’ve worked any harder than I am now. We want to make sure that the public knows that we want these vaccines to be both safe and effective.”


Here’s what makes 4 promising COVID-19 vaccines unique — and potentially useful

Millions of people, like Reinaldo de Souza Santos of the Baré ethnic group in Brazil (shown getting the Sinovac vaccine), are getting COVID-19 vaccine shots, but more vaccines are needed. Some upcoming vaccines may help fill the gap.

Compartir este:

Barely a year after the World Health Organization declared the coronavirus outbreak a pandemic, 11 vaccines worldwide have been granted emergency use authorization or given full approval. Millions of shots are going into arms every day: As of March 19, 410 million people around the world have gotten the jabs.

As mind-boggling as that is, it still falls far short of the need.

Those 11 vaccines “will not be enough to fulfill the global need in the short term,” says Esther Krofah, executive director of FasterCures, part of the Milken Institute think tank in Washington, D.C. Of the more than 7 billion people on Earth, only about 1.2 percent of the world’s population is now fully vaccinated against the coronavirus. “We need as many vaccines over the finish line as can get through the scientific process,” she says.

Help may be on the way. Another 251 COVID-19 vaccines are at some stage of development with 60 far enough along to be tested in people, says Carly Gasca, senior associate at FasterCures.

Sign up for e-mail updates on the latest coronavirus news and research

Some vaccines are close to the finish line. For example, one made by Novavax of Gaithersburg, Md., may soon request emergency use authorization in the United States and other countries. But vaccines in the pipeline can fail at any stage. Already at least four vaccine candidates have been abandoned, including two from pharmaceutical giant Merck that failed to generate immune responses as strong as those from natural infections. That company is now helping produce Johnson & Johnson’s one-dose vaccine (SN: 2/27/21).

Among the hurdles: The already-in-use vaccines have set a high bar. For instance, mRNA vaccines from Moderna and Pfizer have proven to have about 94 to 95 percent efficacy in clinical trials and in real-world situations and may protect against infection and disease after just one shot (SN: 2/26/21). And finding people willing to participate in gold-standard clinical trials in which they might get a placebo instead of a vaccine could be tough, especially in countries where other authorized vaccines are available.

“You have to have something super über-duper special about your product to survive in this environment,” says Onyema Ogbuagu, a virologist who heads COVID-19 clinical trials at Yale School of Medicine.

That edge could come from logistics. To be effective, vaccines have to get into people’s bodies. So unlike the Pfizer and Moderna shots, vaccines that don’t have to be frozen have a better chance of being used in rural or remote areas and places that don’t have resources to buy and maintain freezers, Gasca says.

Or an edge could come from an ability to handle emerging variants of the coronavirus that may be more infectious, more deadly or both (SN: 2/5/21). “The variants emerging are changing the landscape of the kind of virus we’re fighting now versus the virus that we were fighting in the fall and in the summer,” Krofah says. New vaccines may need to combat even more variants.

Here’s a closer look at some of the novel ways vaccine makers are approaching these challenges.

COVAXX

Cómo funciona: COVAXX designed small pieces of protein, called peptides, from several of the proteins from SARS-CoV-2, the coronavirus that causes COVID-19. Peptides mimic important structures within the coronavirus proteins, including a part of the spike protein used to break into cells. When injected into the body, the lab-made peptides prod the immune system to build antibodies and gear up other immune cells to attack the coronavirus should the vaccinated person encounter it later. (The Dallas-based company is not connected to the similarly named World Health Organization’s COVAX program that distributes vaccines to low-income countries.)

How it’s different: While other vaccines, including Novavax’s candidate, use the entire spike protein, COVAXX has homed in on portions of coronavirus proteins that are important for function and are likely to provoke a reaction from the immune system. The vaccine is stable at refrigerator temperature.

Clinical trial status: The company completed Phase I testing for safety and the ability to rev up the immune system in 60 adults. All of the volunteers made antibodies and had immune cells known as T cells and B cells trained to recognize the coronavirus in the event of future encounters. Participants had only mild side effects, with few people reporting symptoms such as fever and fatigue.

Researchers at a COVAXX facility on Long Island, New York, are helping devise and test a vaccine made of peptides, small portions of proteins, from the coronavirus. COVAXX

COVAXX is doing Phase II testing in Taiwan to learn more about the immune response and side effects. Phase II and III testing will begin soon in Brazil to determine the vaccine’s efficacy.

Combating variants: The company is already working a second generation of the vaccine that could work against multiple variants, says COVAXX cofounder Mei Mei Hu.

Thoughts on being behind: “I never thought this was winner takes all,” Hu says. “The demand is still incredible, and even when it is met, there will continue to be unmet needs,” including vaccines that can tackle variants, vaccines that work well for people with suppressed immune systems, vaccines for children and vaccines that can mix and match with others in case booster shots are needed.

Vaxart

Cómo funciona: The San Francisco–based company engineered a common cold virus called an adenovirus to carry instructions for making two coronavirus proteins into human cells. There, the proteins can be made to prime the immune system to later fend off the coronavirus.

How it’s different: Vaxart’s vaccine is a pill: It can be swallowed instead of injected. The tablets can be stored at room temperature and don’t need trained medical workers or equipment to administer. That could make the pill ideal for sending booster doses through the mail or using in hard-to-reach places where keeping vaccines cold is difficult. And people who are afraid of needles might like a tablet alternative.

Taking the vaccine orally also may produce more of an immune response in the mucous membranes that line the nose, mouth, throat and digestive tract than injected vaccines do, says Sean Tucker, Vaxart’s founder and chief scientific officer.

Other vaccines already in use, including the Johnson & Johnson, AstraZeneca, Sputnik V and CanSino vaccines, also contain engineered adenoviruses. But those vaccines have instructions for making just one coronavirus protein, the famous spike protein. Vaxart’s vaccine contains instructions for making the spike protein, and also for the nucleocapsid, or N protein. The N protein is important for replication and assembly of the coronavirus. It provides another target for antibodies that can shut the virus down.

A new COVID-19 vaccine in pill form (shown) might provide easy ways to get inoculations and boosters to people even in hard-to-reach places. Vaxart Inc.

Clinical trial status: Because the vaccine works in airways and the digestive tract, it is difficult to directly compare with injected vaccines, Tucker says. But the vaccine appears to generate antibodies against both the spike and N proteins and revs up T cells to combat the virus, according to preliminary results from a small Phase I trial to test safety and immune responses. Full results are expected soon.

Side effects were generally mild. Some who took a high dose experienced diarrhea and nausea. Those symptoms are not usually seen with injected vaccines. A lower dose of the tablet vaccine didn’t produce those symptoms.

The company will soon begin a Phase IIa study to determine the optimal dose of the vaccine, and Tucker says the team hopes to start an efficacy study later this year.

Combating variants: Even though the spike protein has undergone many changes, the N protein hasn’t altered much. The difference between the N proteins in the B.1.351 variant first described in South Africa and the original SARS-CoV-2 is just one amino acid. Hopefully that will mean antibodies and T cells against the N protein can neutralize variants as well as they do the original virus, Tucker says. Meanwhile, he says, “we are looking at new versions of the vaccines in research and will test preclinically [in animals or cells] to see if there are advantages to making new matched vaccines.”

Thoughts on being behind: The coronavirus may never go away entirely. If it behaves like coronaviruses that cause the common cold, people may get reinfected every two to five years. “I think our vaccine could be a great second-generation solution,” Tucker says. The pill vaccine might be an easy way to deliver boosters to people who have gotten other COVID-19 vaccines, he says.

Valneva

Cómo funciona: Valneva’s vaccine is an inactivated, or “killed,” version of SARS-CoV-2. The virus used in the vaccine was isolated from a patient in Italy. The vaccine virus is grown in monkey cells and then chemically inactivated and mixed with two adjuvants, substances that enhance the body’s immune response.

Although inactivated vaccines have been used for decades, “our vaccine is not any less modern than any of the others,” says Thomas Lingelbach, the Saint-Herblain, France-based company’s president and chief executive officer.

How it’s different: It uses two adjuvants, including one made by Dynavax and used in an FDA-approved hepatitis B vaccine. Several inactivated COVID-19 vaccines, including ones made by the Chinese companies Sinopharm and Sinovac and by Bharat Biotech in India, are in use around the world. But those vaccines don’t have the extra boosts from the dual adjuvants in Valneva’s vaccine.

Clinical trial status: Results from a Phase I/II study are expected in April.

Combating variants: Because the vaccine contains the whole virus (minus one protein), variants that have tweaks in their spike protein may not be as big a problem for Valneva’s vaccines as for other vaccines. There are a lot of other parts of the virus for the immune system to recognize. The company is also working on creating versions of the vaccine based on strains circulating in people.

See all our coverage of the coronavirus outbreak

Thoughts on being behind: “We’re not entirely unhappy to be a bit slower,” Lingelbach says. The company may be able to build on other vaccines’ successes and learn from their failures. By comparing immune responses from its vaccine with already established vaccines, the company may be able to get hints of its vaccine’s efficacy early on in its development rather than having to wait for a Phase III trial. Regulators eventually may allow head-to-head comparisons of efficacy — as is commonly done with new flu vaccines — rather than testing each vaccine against a placebo.

INOVIO

Cómo funciona: DNA instructions for building the coronavirus spike protein are zapped into the skin with a split-second pulse of electricity. From there, cells in the body produce the spike protein and cue the immune defenses.

How it’s different: No other vaccine has this delivery method. Electrical pulses that push the DNA into cells are made by a handheld device that resembles an electric toothbrush. Some people report that the zap is less painful than a needle stick.

The vaccine may produce fewer side effects than some already in use. “We haven’t seen fatigue and fever and other systemic effects,” says Joseph Kim, INOVIO’s chief executive officer. Kim speculates it may be because the vaccine contains only DNA and saline, or because different types of cells may take up the DNA than are affected by injected vaccines. Only five of 40 people tested in a Phase I study reported any side effects, and all of those were mild, researchers reported December 23 in EClinicalMedicine.

Additionally, the vaccine can be stored for a year at room temperature and for five years in a refrigerator.

Instead of needles, INOVIO will use its Cellectra device (shown) to zap its DNA vaccine into people’s arms with a split-second pulse of electricity. INOVIO

Clinical trial status: Results from the Phase I study indicate that people make antibodies against the coronavirus at higher levels, on average, than those given the Johnson & Johnson and Sinovac vaccines, which use adenoviruses to deliver DNA instructions for building the spike protein to human cells, Kim says. It’s unclear why. And while antibody levels were lower than those produced by the mRNA vaccines, the DNA vaccine does a good job of revving up T cells to fight the coronavirus.

INOVIO has started Phase II testing of its vaccine, with early results expected soon. A Phase III trial will start once the U.S. Food and Drug Administration clears a commercial version of the DNA delivery device to be used in the trial.

Combating variants: The company is testing whether antibodies made against the vaccine can still fight off the variants. In addition, INOVIO, headquartered in Plymouth Meeting, Pa., hopes to engineer a universal COVID vaccine that could fight off known and unknown versions of SARS-CoV-2.

Thoughts on being behind: The company isn’t worried about standing out against other vaccines, Kim says. “We have several advantages as a vaccine,” he says. “We are extremely motivated to get to our efficacy trial.… We’re working very eagerly and passionately to make sure that INO-4800 is one of the arsenals that global health will have to fight this infection around the world.

Trustworthy journalism comes at a price.

Scientists and journalists share a core belief in questioning, observing and verifying to reach the truth. Noticias de ciencia reports on crucial research and discovery across science disciplines. We need your financial support to make it happen – every contribution makes a difference.

Preguntas o comentarios en este articulo? Envíenos un correo electrónico a [email protected]

Editor's Note:

This story was updated March 31, 2021, to correct the description of how the Valneva vaccine was created and what makes it different from other vaccines. The virus used in the vaccine is doused with chemicals, not genetically engineered, to inactivate it, and its adjuvants differ.

Una versión de este artículo aparece en la edición del 24 de abril de 2021 de Noticias de ciencia.


Coronavirus: A map of Sars-CoV-2 activated proteins

Representation of the predicted SARS-CoV-2/Human interactome [26] (available for download at http://korkinlab.org/wuhanDataset), containing 200 unique interactions among 125 proteins (nodes). SARS-CoV-2 proteins are depicted as green circles, while human proteins are represented as squares. The color of human protein nodes reflects the integrated effect of MERS and SARS infections on the node network (see Supplementary Table S2) as a Normalized Enrichment Score (NES). Network visualization was performed via Cytoscape [49]. Credit: Courtesy of Journal of Clinical Medicine

What happens when the pathogen responsible for the Covid-19 pandemic, the coronavirus Sars-CoV-2, makes contact with a human bronchial cell? A group of researchers from the Universities of Bologna and Catanzaro (Italy) mapped the interactions between the virus proteins and those of humans, showing which proteins are being "activated" and "de-activated" by Sars-CoV-2.

"Gaining knowledge about the molecular effects of Sars-CoV-2 on human proteins is fundamental to devise effective drug therapies," says Federico M. Giorgi, principal investigator of the study and a researcher at the University of Bologna. "Inhibiting the interactions that we mapped may represent an effective strategy for a therapy able to contain the disruptive force of Sars-CoV-2 and other coronaviruses on human cells."

This study was published on the Journal of Clinical Medicine. The researchers were able to identify human cell defense mechanisms, when the virus enters the body, for example, as well as how Sars-CoV-2 spreads in the human body, e.g., via proteins favoring its replication.

An integrated approach

Beta-coronaviruses, a sub-family of coronaviruses, mainly cause respiratory and intestinal diseases. To date, we are aware of seven strains of beta-coronavirus that affect humans. Three of them are particularly dangerous: Sars-CoV, causing Sars, Mers-CoV, causing Mers, and the new Sars-CoV-2, causing Covid-19, the illness that has already infected over 1 million people around the globe.

We know that Sars-CoV-2 has a lot in common with its beta-coronavirus "cousins," and with Sars-CoV in particular. Nevertheless, a detailed description of how this virus attacks human cells is still missing. To shed some light on this issue, researchers compared the interactome (the set of interactions between proteins) deriving from the encounter between Sars-CoV-2 and a human cell with the available information on the behavior of Sars-CoV and Mers-CoV viruses.

"This integrated approach draws from our knowledge of other beta-coronaviruses and from what we have learned about this new coronavirus so far. Crucially, it allowed to identify the main factors behind the action of Sars-Cov-2," explains Giorgi. "As a result, we were able to create a map showing which proteins are activated, thus increasing their production, and which are deactivated, consequently decreasing their quantity, when the virus attacks a cell of the human breathing system."

This analysis revealed proteins that play a relevant role when the new coronavirus encounters a human cell. One of these proteins (MCL1) regulates the process of apoptosis (programmed cell death), an anti-viral defense mechanism, setting in motion a series of reactions that eventually cause cells to trigger their own death in order to stop the attack of the virus. Other proteins are instead limited in their scope once they come into contact with the coronavirus. The deactivation of protein EEF1A1, for example, hinders the replicating ability of the virus.

The downside, however, is that Sars-CoV-2 also exploits other mechanisms in order to spread throughout the body. Indeed, researchers came to three main conclusions. Firstly, they found out that the virus is able to hinder the activity of mitochondria (the organelles in charge of cell respiration) secondly, they discovered that some specific viral proteins (NSP7 and NSP13) are able to deactivate some cell defense mechanisms and thirdly, they observed the increase of some proteins that favur RNA metabolism, and as a consequence, the action and replication of the virus (whose genome is a single RNA strand).

Then the protein ACE2 interacts with the "spikes" of the coronavirus, allowing it to enter the cells. The analysis shows that the cells fight the virus attack, decreasing the presence of ACE2. Researchers also observed that a lower presence of this protein may damage lung tissues, thus favoring the spread of the virus anyway.

"This valuable information about the effects of the new coronavirus on the proteins of human cells may prove to be fundamental in redirecting the development of drug therapies, since common antiviral treatments seem to be unsuccessful," says Federico M. Giorgi. "Recent advances in pharmaceutical science allow for the quick development of new molecules, which may prove to be very effective to counteract the action of the virus proteins and to improve the response of human cells."

Finally, the researchers analyzed the presence of ACE2 to shed some light on the animal origin of the Sars-CoV-2 coronavirus, which was initially ascribed to bats and then also to pangolins. This study brought to the fore a closer similarity between ACE2 proteins of human cells and those of pangolins. This result supports the hypothesis that this small mammal might have been the first host of Sars-CoV-2, or at least an intermediate one between bats and humans.

The title of the study is "Master Regulator Analysis of the SARS-CoV-2/Human Interactome." The researchers are Federico M. Giorgi, Daniele Mercatelli and Carmine Ceraolo from the Department of Pharmacy and Biotechnology of the University of Bologna and Pietro H. Guzzi from the Magna Græcia University of Catanzaro.


Coronavirus Jumped From Bats To Humans With Little Genetic Change

London: The progenitor of the novel coronavirus underwent “very little change” to adapt to humans from bats, according to a new study which suggests that the ability of the virus to spread from one person to another likely evolved in the flying mammal prior to it jumping to its new human host.

El estudio, publicado en la revista PLOS Biología, assessed hundreds of thousands of sequenced genomes of the SARS-CoV-2 virus and found that for the first 11 months of the COVID-19 pandemic, there has been very little ‘important genetic change’ observed in the coronavirus.

However, it noted that some changes such as the D614G mutation, and similar tweaks in the virus spike protein has affected its biology.

“This does not mean no changes have occurred, mutations of no evolutionary significance accumulate and ‘surf’ along the millions of transmission events, like they do in all viruses,” explained study first author Oscar MacLean from the University of Glasgow’s centre for virus research in Scotland.

But the scientists said it was “surprising” how transmissible SARS-CoV-2 has been from the outset.

“Usually viruses that jump to a new host species take some time to acquire adaptations to be as capable as SARS-CoV-2 at spreading, and most never make it past that stage, resulting in dead-end spillovers or localised outbreaks,” said Sergei Pond, another co-author of the study from Temple University in the US.

Analysing the mutations undergone by the novel coronavirus and related sarbecoviruses ‒ the group of viruses the COVID virus belongs to from bats and pangolins ‒ the scientists found evidence of fairly significant change, but all before the emergence of SARS-CoV-2 in humans.

Based on this observation, the researchers said SARS-CoV-2 came with a ready-made ability to infect humans and other mammals, with these properties likely evolving in bats prior to it jumping to humans.

“While an undiscovered ‘facilitating’ intermediate species cannot be discounted, collectively, our results support the progenitor of SARS-CoV-2 being capable of efficient human transmission as a consequence of its adaptive evolutionary history in bats, not humans, which created a relatively generalist virus,” the scientists wrote in the study.

Although the novel coronavirus is still cleared by the human immune response in the vast majority of infections, the scientists cautioned that it is now moving away faster from the January 2020 variant used in all of the current vaccines to raise protective immunity.

The current vaccines will continue to work against most of the circulating variants, but as more time passes, and the bigger the differential between vaccinated and not-vaccinated numbers of people, they said there will be more opportunity for the virus to escape vaccines.

“The first race was to develop a vaccine. The race now is to get the global population vaccinated as quickly as possible,” said David L Robertson, lead author of the study from the the University of Glasgow.


Vector vaccine

Vaccines that use this: Johnson & Johnson, AstraZeneca (not yet available in the U.S.)

Cómo funciona: Vector vaccines are made from a modified version of a live virus, says Dr. Lee. Those harmless viruses&mdashin this case, an adenovirus, which is a version of the common cold&mdashare sent into your body containing an instruction manual that tells your cells to make a spike protein a harmless piece of the SARS-CoV-2 virus (that&rsquos the one that causes Covid-19). Vector vaccines will not give you Covid-19. Your body starts to make antibodies to this so that if the real spike protein comes around on the Covid-19-causing coronavirus, the antibodies will attack it and ultimately help defend your body. If you&rsquove had an MMR (measles, mumps, and rubella) or chicken pox vaccine, these work in a similar manner.


Why the Study Claiming SARS-CoV-2’s RNA Is Fused Into Human DNA Is Flawed

In September 1957, Francis Crick proposed the ‘central dogma of molecular biology’. He suggested that information always flows in living beings from DNA – a stable, inheritable molecule – through a relatively unstable intermediate, the messenger RNA, and then onto proteins, which are the workhorses of all life functions. And everywhere scientists looked, they realised all organisms followed this dogma – until 1970.

In this year, Howard Temin and David Baltimore found something odd in one group of viruses.

Viruses, like other living beings, come in all shapes and sizes, and are classified into different families. However, viruses are not classified the same way as other life forms. This is because they can be both alive and not alive – a feature that demands that taxonomists also consider other attributes that make viruses different.

Another such feature is their genetic material.

Viruses are the only known life-forms that can use RNA as their genetic material. There are different kinds of RNA-containing viruses. To propagate itself, each virus makes a copy of the information in its genetic material to pass onto its ‘daughter’ viruses. Some viruses contain the machinery to make copies of their RNA, and they don’t have a DNA component in their life cycle whatsoever. The influenza, hepatitis C and SARS-CoV-2 viruses are in this category. These viruses also deviate from the central dogma only slightly: there is no DNA, but the information flows only from the RNA to proteins.

But what Temin and Baltimore discovered in 1970 was a proper exception to the central dogma. They found viruses that could make a DNA copy with their RNA using an enzyme called reverse transcriptase, in a process called reverse transcription. A virus then mixes this DNA with the DNA of its host, thus becoming part of the host forever. Such viruses – called retroviruses – violate the central dogma because information first flows from RNA to DNA, and then from the DNA to the RNA to proteins.

Viruses like HIV and Rous sarcoma belong to this family.

In all, there are seven families, or groups, of viruses, and each group specifies special adaptations, refined over years of evolution, often through several hosts. It’s also unusual – maybe even impossible – to have members of one class of viruses show fundamental properties associated with another.

This is why a preprint paper uploaded to the bioRxiv preprint server on December 13 caught the scientific community by surprise. The paper claimed, outlandishly, that parts of the SARS-CoV-2 viral RNA could be reverse transcribed into DNA and integrated into the human genome.

According to the paper’s authors, they were attempting to explain why some COVID-19 patients showed signs of the virus in RT-PCR tests even weeks after recovering from the disease. Their explanation is based on a group of genetic entities called long interspersed nuclear elements (LINE). The human genome has multiple LINEs – effectively, parts of our DNA responsible for reverse-transcribing human RNA into DNA, and integrating it into the human DNA at a different part. The paper claims these LINEs do the same thing with parts of the novel coronavirus’s RNA as well.

This process differs from what retroviruses like HIV do routinely: they use their own proteins to convert and mix the DNA.

The authors’ claims are based largely on one primary observation and one experiment. The observation banks on a powerful tool called RNA-seq, which provides the sequences of all the RNA molecules produced by a cell. So a RNA-seq’s output is a sort of measure of all the genes that are active in the target cell. The authors reported that in cells infected with SARS-CoV-2, there were some viral RNA sequences interspersed between RNA sequences of human genes.

This data may seem convincing at first glance, but the devil is in the details. The authors appear to have overlooked the fact that in the process of preparing a sample for RNA-seq, the scientist must herself artificially reverse transcribe RNA into DNA – because only DNA can be sequenced (for further study). So the chimeric viral and human RNA could just be an artefact of the RNA-seq process, since reverse transcriptases are known to mix and match target sequences.

To prove their claims in an experimental setup, the authors genetically altered cells to make proteins that can perform reverse transcription. Then they infected these cells with the SARS-CoV-2 virus, and reported that the SARS-CoV-2 viral RNA is converted into DNA.

They performed the experiment by forcing cells to make unnatural quantities of two proteins: LINEs and HIV reverse transcriptase (RT). The problem with the former is that LINEs are rarely produced naturally in the same quantities as those in the experiment, raising doubts about whether the results reflect what is realistically possible. And the problem with the latter is that there is no chance HIV RT is naturally present in a cell infected with SARS-CoV-2 because the two viruses do not infect the same cell types. So the experimental evidence has some big loopholes that don’t in any way justify what the authors claim.

Instead, the authors could have provided data from an older technique: the Southern blot. In 1973, the English molecular biologist Edwin Southern reported a very simple way to check if a particular fragment of DNA is present in a given sample. A DNA molecule has two strands (the ‘double helix’), and the string of nucleobases on one strand can only pair to a specific string of nucleobases on the other. So Southern figured that by studying one strand, researchers could know what the other strand looked like.

The way to do this – for example – is to synthesise one strand of the SARS-CoV-2 DNA and mix it with copies of human DNA, and check for signs of binding.

The preprint paper’s lack of convincing evidence has opened it up to criticism from scientists for its erroneous assertions and unproven claims. At the same time, David Baltimore, who won a Nobel Prize for helping discover the reverse transcriptase enzyme, told the prominent Ciencias magazine the study was “impressive”, and other news outlets have amplified his comments.

Such words have elevated the study’s profile in a way it didn’t deserve to be in the middle of a pandemic scarred by misinformation and pseudoscience. The manuscript’s bioRxiv page itself includes numerous demands from researchers around the world (as comments) to take it down.

To be clear, what the preprint’s authors have claimed is still within the realm of possibility, but their experiments and interpretations aren’t convincing. The claim is extraordinary: the first report of reverse transcription by a non-retrovirus. It would mean there’s a chance that your body keeps a record of all RNA viruses that ever infected it, and open up a whole new angle to immune memory. But extraordinary claims require extraordinary evidence – which the preprint paper doesn’t have. So for now, we wait for proof.

Arun Panchapakesan is a molecular biologist working in the HIV-AIDS laboratory at the Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, Bengaluru.