Modelo matemático para optimizar el desarrollo de vacunas

El equipo de investigadores usa un modelo que tiene en cuenta la dinámica de la infección por virus / UPF

Durante el proceso de diseño de una nueva vacuna contra una infección vírica, el equipo que la desarrolla debe tomar varias decisiones importantes. Una de ellas es la elección del tipo de respuesta inmune que quieren inducir. Un grupo de investigadores aporta un trabajo teórico que podría ayudar con este problema.

 

UPF / En un artículo reciente del Foro de la revista Trends in Immunology, un grupo de investigadores de la UPF y del Instituto Marchuk de Matemáticas Numéricas en Moscú, Rusia, dirigido por Andreas Meyerhans y Gennady Bocharov, aportan un trabajo teórico que podría ayudar con este problema. Los investigadores han utilizado un modelo matemático para comprender mejor la respuesta inmune contra los virus. Esto podría contribuir a mejorar el diseño de vacunas y simplificar los desafíos técnicos del proceso.

Los investigadores han utilizado un modelo matemático para comprender mejor la respuesta inmune contra los virus

Los virus son parásitos intracelulares que necesitan células huésped para multiplicarse. Por lo tanto, para que un virus infecte a un ser humano, debe tener acceso a algunas de las células del cuerpo que permitirán su multiplicación. Los virus de la progenie se ensamblarán dentro de las células infectadas y, una vez liberados, infectarán otras células diana del entorno. Si no hay una respuesta inmune que contrarreste el virus, este continuará propagándose y causando daño.

Las vacunas son la mejor forma de proporcionar a un huésped inmunidad específica contra el virus que le permitirá mantener un virus infeccioso por debajo de los niveles patogénico. Para lograrlo, las vacunas pueden inducir anticuerpos que ayudan a neutralizar los virus libres. Por otro lado, también inducen células T citotóxicas específicas, que matarán a las células infectadas y, por lo tanto, reducirán el número de células productoras de virus.

Si bien estas dos partes de la respuesta inmune se consideran importantes para la eficacia de la vacuna, ¿cómo cooperan? ¿Sus acciones son aditivas? El equipo de investigadores ha abordado estas preguntas fundamentales examinando la contribución de los anticuerpos y las células T citotóxicas utilizando un modelo que tiene en cuenta la dinámica de la infección por virus. Muestran que estos dos factores de control primarios de la infección vírica están cooperando de forma multiplicativa en lugar de aditiva. Aunque esta relación puede parecer bastante abstracta, tiene consecuencias muy prácticas para el desarrollo de vacunas.

Aunque estas consideraciones se basan solo en bases teóricas y necesitan validación experimental, están apareciendo los primeros datos en esta dirección

Por ejemplo, si una vacuna vírica para ser eficaz necesita aumentar la respuesta inmunitaria básica en un factor de 10000, se pueden seguir dos estrategias diferentes. O se aumentan los anticuerpos o las células T citotóxicas en un factor de 10000 o se aumenta cada una de estas respuestas solo en un factor de 100. Esto último podría ser más fácil de obtener en términos prácticos y, por lo tanto, brindar a los desarrolladores de vacunas diferentes opciones en su diseño.

Aunque estas consideraciones se basan solo en bases teóricas y necesitan validación experimental, están apareciendo los primeros datos en esta dirección. “Esperamos que nuestro trabajo conceptual ayude positivamente al diseño de vacunas”, dice Bocharov. Y Meyerhans, el último autor del estudio, añade que “nuestras consideraciones pueden ayudar a simplificar los desafíos técnicos de las nuevas vacunas y, por lo tanto, tener algún uso práctico para el cuidado de la salud”.

Referencia bibliográfica: 
Bocharov G, Grebennikov D, Argilaguet J, Meyerhans A. Examining the cooperativity mode of antibody and CD8+T cell immune responses for vaccinology. Trends in Immunology, September 2021. https://doi.org/10.1016/j.it.2021.08.003

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