Las plantas de tabaco han sido alistadas como bioreactores para hacer lo que los científicos esperan se convierta en la primera vacuna para el norovirus, que es la causa de muchos brotes de intoxicación por alimentos y de la temible enfermedad invernal que ocasiona vómitos.

Gracias a un sistema de producción --que combina bacterias, virus, y plantas-- para fabricar rápidamente grandes cantidades de vacuna, investigadores de la Universidad del Estado de Arizona, en Estados Unidos, y de la compañía de biotecnología Vaxx, indican que tienen una forma rápida, económica y confiable de combatir patógenos que cambian rápidamente, como el norovirus.

Con aproximadamente 23 millones a 74 millones de casos anuales en los EE.UU., se cree que el norovirus es la segunda causa más común de enfermedades infecciosas después de la gripe.  Más aún, como el gripe, este virus tiene la habilidad de producir nuevas cepas cada uno o dos años, lo que dificulta el desarrollar una vacuna. 

El proceso de desarrollo de una vacuna es largo y costoso. Realizar este proceso para combatir un virus no letal y que cambia rápidamente, presenta un alto riesgo financiero para las compañías, dice Charles Arntzen, uno de los investigadores principales del proyecto, quien presentó el trabajo en la reunión otoñal del American Chemical Society, este año en Washington, D.C.

"Con este virus, es poco factible que el gobierno [de los EE.UU] emita un mandato de vacunación, dado que esto  representa más un inconveniente que una amenaza de muerte para la gente, y por lo tanto hablamos de un mercado no garantizado”, dijo.

La tecnología usada por Arntzen y sus colegas explota el hecho de que resulta económico cultivar plantas y se está sujeto a menos regulaciones, si se compara con los sistemas para el desarrollo de vacunas basado en animales.  Existen menos regulaciones porque los patógenos desarrollados en plantas no son peligrosos para los humanos.  El nuevo enfoque cubre también un número de contratiempos que, en el pasado, han retrasado el desarrollo de vacunas derivadas de plantas.  Particularmente, el tiempo que toma el producir una planta transgénica a la cual se le pueda extraer suficientes proteínas para la vacuna, y la dificultad de procesar las plantas de forma que se pueda obtener una vacuna estable y en la dosis precisa. 

Para superar el primer reto, los investigadores desarrollaron un sistema de tres pasos que permite una producción más rápida de proteínas foráneas en las plantas.  Primero, los genes que contienen el código de las proteínas son transformados a través de la ingeniería en versiones inactivas de un virus que ataca la planta, en este caso el virus mosaico de tabaco (TMV, por sus siglas en inglés).  Dado que el TMV usa el ARN en lugar del ADN como material genético --aunque la manipulación genética en el laboratorio se realiza en ADN-- el segundo paso es engañar a la bacteria que puede infectar al tabaco para que produzca una versión de ADN del virus junto con los genes de la vacuna.  En el paso tres, copias del ARN de los genes virales se producen dentro de las células infectadas de la planta y secuestran su maquinaria bioquímica para hacer copias de la proteína deseada.  "Entre 5 días a 2 semanas, la planta de tabaco muere, pero al ocurrir esto, está produciendo cantidades masivas de nuestra proteína, hasta un gramo por kilo de biomasa", dice Arntzen.

Mario Pezotti de la Universidad de Verona, en Italia, dice que el trabajo de Arntzen "demuestra que se pueden acelerar los sistemas de producción de cualquier vacuna y, especialmente, de vacunas contra aquellos virus que cambian rápidamente."

El segundo reto principal para hacer la vacuna de la planta ha sido el desarrollar un producto final que reúna los estándares farmacéuticos, dice Carole Cramer, director ejecutivo del Arkansas Biosciences Institute en la Universidad del Estado de Arkansas en Jonesboro, Estados Unidos.  El objetivo de las investigaciones tempranas fue producir vacunas comestibles que pudieran permitir una entrega segura y económica en países en desarrollo en donde las facilidades para el almacenamiento de inyecciones de proteínas purificadas que necesitan refrigeración son limitadas.

Aunque las patatas, tomates y arroz transgénicos pueden producir moléculas que funcionen para la vacuna, incluyendo aquellas que son efectivas para el norovirus, "el no tener dosis completamente controladas ha sido un reto, especialmente en la medicina occidental” dice Cane. "Cualquier producto viable debe estar completamente purificado y dosificado en forma precisa para entrega --como por ejemplo, los atomizadores nasales" dice ella. 

La alta producción de biomasa del tabaco en combinación con las tecnologías de extracción asequibles adaptadas de la industria de alimentos hacen que Arntzen confíe en que la vacuna contra el norovirus puede producirse a costos muy bajos.  Él anticipa que pruebas clínicas comenzarán en los comienzos del 2010.

"La preocupación actual sobre la gripe porcina demuestra que el mundo necesita vacunas producidas con rapidez y bajos costos, y aquí es donde los productos hechos en base a plantas como la vacuna del norovirus tienen un alto potencial" dice Pezotti.

Yuri Gleba del Nomad Bioscience en Munich, Alemania, quien inicialmente desarrolló el sistema de los tres pasos para infectar la planta usado en el proyecto del norovirus, ha probado el mismo proceso en más de 50 proteínas de relevancia farmacéutica.  Gleba cree que el enfoque puede convertirse en una herramienta efectiva en cualquier parte donde se requiera una rápida producción de las proteínas.

"Analizando el bioterrorismo, por ejemplo, dicho sistema en plantas puede utilizarse para cultivar compuestos de forma económica con anticipación al problema, [dejando] sólo los pasos más costosos del final del proceso para cuando exista la emergencia".