Un equipo liderado por investigadores de la Universidad de Cambridge ha desarrollado una vacuna diseñada íntegramente por inteligencia artificial capaz de generar protección inmune contra familias enteras de virus, no solo contra una cepa concreta. La tecnología acaba de superar su primer ensayo clínico en humanos, una prueba de fase I con 39 voluntarios sanos que ha demostrado que la vacuna es segura y capaz de provocar una respuesta inmune.

El objetivo es acabar con la carrera constante entre las vacunas y las mutaciones del virus. "Hemos convertido el desarrollo de vacunas de algo reactivo a algo a prueba de futuro. Nuestras vacunas seguirán proporcionando protección contra los virus incluso cuando muten en nuevas cepas", afirmó Jonathan Heeney, uno de los autores principales del artículo publicado recientemente en la revista Journal of Infection.

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El SARS-CoV-2 no fue ni el primero ni será el último coronavirus capaz de desatar una pandemia. En los últimos 20 años, el mundo ha sufrido tres grandes brotes causados por este tipo de virus: el SARS en 2002, el MERS en 2012 y el COVID-19 a partir de 2020, que dejó más de 7 millones de muertos entre ese año y 2023. El problema es que cada vez que el virus muta, las vacunas existentes se quedan parcialmente desfasadas, y los fabricantes corren siempre detrás de las variantes sin llegar a adelantárselas.

La IA como arquitecta de vacunas

La vacuna se llama pEVAC-PS y fue desarrollada por DIOSynVax, empresa fundada en la Universidad de Cambridge, usando una tecnología bautizada como DIOSynVax (Digitally Immune Optimised Synthetic Vaccine). En lugar de que científicos humanos diseñen manualmente el antígeno —la pieza del virus que enseñamos al sistema inmune para que aprenda a combatirlo—, un algoritmo de aprendizaje automático analizó datos genéticos virales procedentes de programas de vigilancia global para identificar los puntos que todos los coronavirus comparten y que el virus no puede cambiar sin perder su capacidad de infectar.

El resultado es lo que los investigadores llaman un superantígeno artificial, diseñado desde cero por la máquina, que no existe en ningún coronavirus real, pero que contiene, concentradas, las señas de identidad comunes a toda la familia. La idea es que si el sistema inmune aprende a reconocer esas estructuras conservadas, podrá defenderse de cualquier variante futura o incluso de un coronavirus completamente nuevo, incluidos los que aún no han llegado a los humanos. Los participantes del ensayo mostraron respuestas inmunes no solo frente al SARS-CoV-2 y el SARS, sino también frente a coronavirus de murciélago con potencial de salto zoonótico.

La vacuna llega al cuerpo en forma de ADN, no de proteína ni de ARN mensajero como las vacunas de Pfizer o Moderna. Una pequeña instrucción genética entra en las células humanas, viaja hasta el núcleo y le dice al organismo que fabrique ese antígeno artificial. El sistema inmune lo detecta, lo estudia y genera anticuerpos.

Además, no hacen falta agujas. La dosis se administra directamente en la piel mediante un dispositivo llamado PharmaJet Tropis, un sistema de inyección de chorro microfluídico que usa presión de líquido a alta presión para atravesar la piel sin pinchazo. Además, la vacuna de ADN es mucho más estable que las de ARN mensajero, que requieren ultracongelación. Esta puede mantenerse a temperatura ambiente durante más tiempo, lo que la hace especialmente útil en países con infraestructuras sanitarias limitadas, donde la cadena de frío y la gestión de residuos médicos punzantes son barreras reales.

Probada en humanos por primera vez

El ensayo clínico en fase I se realizó entre diciembre de 2021 y septiembre de 2023 en los centros de investigación clínica del NIHR en Southampton y Cambridge, en el Reino Unido. Participaron 39 voluntarios sanos de entre 18 y 50 años, todos con dos o tres dosis previas de vacuna contra el COVID-19.

Los voluntarios se dividieron en cuatro grupos que recibieron dosis crecientes —0,2 mg, 0,4 mg, 0,8 mg y 1,2 mg— administradas en dos tandas separadas por 28 días. El objetivo principal de la fase I era saber si la vacuna era segura y el resultado es que ningún participante sufrió efectos adversos graves. No hubo reacciones serias, no hubo eventos inesperados y la vacuna fue bien tolerada en todos los grupos de dosis. Los únicos efectos secundarios registrados fueron leves o moderados, y los episodios más severos que aparecieron en un participante del primer grupo se atribuyeron a una infección de COVID-19 contraída de forma independiente al ensayo.

Aunque los tests demostraron la seguridad de la vacuna, la respuesta inmune, la parte más importante a largo plazo, no fue tan buena como se había esperado. Los participantes ya tenían niveles altos de anticuerpos previos gracias a sus vacunas anteriores y a las sucesivas oleadas de Ómicron que circulaban durante el ensayo.

Ese ruido de fondo inmunológico dificultó medir si la nueva vacuna añadía protección real por encima de la ya existente. En el grupo de mayor dosis (1,2 mg) se detectó un aumento estadísticamente significativo de anticuerpos específicos contra el antígeno de la propia vacuna, y en los grupos de mayor dosis se observaron incrementos modestos en la capacidad de neutralizar variantes como Delta y Ómicron BA.1.

Sin embargo, la vacuna no logró generar de forma clara la respuesta cruzada amplia que se esperaba, es decir, cubrir tanto el SARS-CoV-2 como el SARS-CoV-1, el virus de 2002. El análisis más detallado de las muestras de sangre sí mostró que los anticuerpos aprendieron a reconocer regiones conservadas del virus, incluida una zona clave que anticuerpos ampliamente neutralizantes han demostrado ser capaces de bloquear. Eso, dicen los autores, indica que el concepto de diseño funciona, aunque la potencia de la respuesta aún necesita mejorar.

Más allá del coronavirus

Los investigadores no ocultan que las ambiciones del proyecto van mucho más lejos que el COVID. La misma estrategia computacional podría aplicarse a otras familias de virus, incluidos el Ébola y la gripe, con el objetivo de construir vacunas que protejan contra linajes virales enteros en lugar de contra cepas individuales.

El siguiente paso serán ensayos de fase II con mayor número de participantes y poblaciones más diversas, necesarios para confirmar tanto la magnitud de la respuesta inmune como su duración en el tiempo. Si los resultados acompañan, esta plataforma podría reducir drásticamente la necesidad de reformular las vacunas ante cada nueva oleada, y reforzar la capacidad de respuesta global frente a patógenos emergentes o incluso desconocidos.

"Hemos superado el problema de las vacunas tradicionales, que tienen una protección limitada. Significa que podemos escapar del ciclo constante de perseguir las variantes del virus y actualizar las vacunas para intentar ponerse al día, como un perro persiguiendo su cola", afirma Saul Faust otro de los autores del estudio.