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Producción más eficiente de vacunas
Producción más eficiente de vacunas...

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Producción más eficiente de vacunas

Inactivación viral mediante irradiación electrónica.
Crédito: © Photo Fraunhofer IZI
Muchas vacunas contienen virus que se inactivan para evitar que dañen a los receptores. Esto se logra generalmente añadiendo productos químicos. Los científicos de Fraunhofer están adoptando un enfoque diferente, utilizando electrones de baja energía para irradiar los patógenos. Las ventajas de este nuevo método son que no produce desechos tóxicos y proporciona una manera más rápida y menos agresiva de hacer patógenos inactivos.

Polio, influenza, hepatitis A: un tiro rápido, y sus patógenos no tienen ninguna posibilidad. La mayoría de las vacunas se basan en vacunas inactivadas, es decir, vacunas cuyos virus han sido sacrificados y cuyos patógenos ya no pueden dañar a los receptores. Su sistema inmunológico, sin embargo, los reconoce, produce los anticuerpos necesarios, y por lo tanto proporciona una protección eficaz. Hasta ahora, los productos químicos - típicamente formaldehído - se han utilizado para matar a los patógenos. Pero hay varias desventajas a ese método: el formaldehído, al igual que los otros productos químicos utilizados para el mismo propósito, es tóxico. Para minimizar los riesgos para la salud humana y el medio ambiente, estas sustancias se usan sólo cuando están muy diluidas. Esto significa que los patógenos deben estar expuestos a la sustancia química durante mucho tiempo para ser destruidos. Por ejemplo, el formaldehído tarda alrededor de dos semanas en inactivar el poliovirus, que desencadena la poliomielitis. Un proceso que lleva tanto tiempo representa una desventaja para la industria. Además, el formaldehído también modifica las proteínas en los virus contra los cuales el sistema inmune produce anticuerpos. Dicho de otro modo, el formaldehído altera los virus, lo que a su vez reduce la eficacia de la vacuna.

Una manera más rápida y menos agresiva de dejar inactivos a los patógenos

Una alternativa prometedora ha sido desarrollada por los investigadores en los Institutos Fraunhofer de Terapia Celular e Inmunología IZI, para Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB, para Electrónica Orgánica, Electrónica y Tecnología de Plasma FEP, y para Ingeniería de Manufactura y Automatización IPA. "Utilizamos electrones de baja energía para irradiar los patógenos", dice el Dr. Sebastián Ulbert, jefe del grupo de trabajo en Fraunhofer IZI. En lugar de días o incluso semanas, unos pocos milisegundos son todo lo que se necesita para matar a los virus o las bacterias. Esto no sólo acorta significativamente los tiempos de producción de la vacuna, sino que los electrones destruyen sólo los ácidos nucleicos en los virus y las bacterias, dejando sus proteínas intactas. Por lo tanto, los elementos a los que nuestro sistema inmunitario lanza la respuesta inmune deseada también están intactos después de la irradiación. Otro beneficio importante es que no se producen productos químicos tóxicos.

Aunque durante mucho tiempo se han realizado experimentos para utilizar la irradiación para eliminar los patógenos, el esfuerzo experimental requerido hasta ahora ha demostrado ser prácticamente inmanejable. Por razones de seguridad, la exposición a la irradiación radiactiva sólo fue posible detrás de muros sólidos - ciertamente no dentro de las salas de producción de la industria farmacéutica. "En contraste, la irradiación de electrones de baja energía es posible en un laboratorio normal", dice Ulbert. A escala de laboratorio de 10 a 15 mililitros, los investigadores ya han demostrado que la técnica está libre de errores: los virus son eliminados de forma verificable, y en los experimentos iniciales en modelos animales, la vacuna demostró una protección completa.

Eliminar patógenos automáticamente y en grandes cantidades

En un próximo paso, los científicos quieren inactivar los virus también en grandes volúmenes. Esto no es tan fácil como suena. Dado que los electrones de baja energía penetran menos de un milímetro en el líquido que contiene los virus, el líquido debe presentarse en capas delgadas si los electrones deben alcanzar cada último objetivo. Con fondos de la Fundación Bill y Melinda Gates, los investigadores ahora están desarrollando dos prototipos adecuados que inactivarán los patógenos automáticamente. El primer prototipo está casi terminado: la solución a irradiar se llena en bolsas, lo que asegura una capa de líquido suficientemente delgada. Con el segundo prototipo, los científicos alcanzan una fina capa de líquido al correr la solución sobre los rodillos. Los científicos esperan que los ensayos clínicos para la producción de vacunas utilizando estos métodos puedan comenzar en alrededor de cinco años.

Sin embargo, las aplicaciones de la nueva tecnología no se limitan a las vacunas. "Usando la irradiación de electrones, también podemos inactivar material peligroso sin destruirlo", dice el Dr. Ulbert. Como ejemplo, esto permitiría que las muestras de sangre tomadas de personas infectadas con el virus Ebola fueran preparadas de tal manera que puedan ser examinadas con seguridad en laboratorios ordinarios.

El papel de los Institutos Fraunhofer en el proyecto

Cuatro Institutos Fraunhofer han combinado su experiencia para trabajar en la inactivación viral. Fraunhofer IZI entregó una prueba de concepto, lo que significa que ha demostrado que la técnica funciona como se pretende. Sus investigadores también emprendieron los estudios de vacunación. Los colegas en Fraunhofer IGB molecularmente caracterizan el efecto de la irradiación en patógenos. Los patógenos fueron inactivados debido a la destrucción de sus genomas. Al mismo tiempo, las proteínas patógenas se conservaron permitiendo su uso para la vacunación eficaz. Fraunhofer FEP suministra la tecnología de irradiación, aportando su experiencia en dosimetría, y participa en la construcción del prototipo que se alojará en Fraunhofer IZI en Leipzig. Fraunhofer IPA está desarrollando un procedimiento técnico completamente nuevo para transferir la "inactivación a escala de laboratorio de pequeños volúmenes" a escala industrial para la producción de vacunas.


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