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Vol. 29. Núm. 8.
Páginas 609-614 (Octubre 2011)
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Vol. 29. Núm. 8.
Páginas 609-614 (Octubre 2011)
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DOI: 10.1016/j.eimc.2011.04.004
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De la genética a la genómica en el diseño de nuevas vacunas contra la tuberculosis
From genetics to genomics in the rational design of new Mycobacterium tuberculosis vaccines
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Virgilio Bocanegra-Garcíaa, Jorge Valencia-Delgadillob, Wendy Cruz-Pulidoa, Rubén Cantú-Ramíreza, Gildardo Rivera-Sáncheza, José Prisco Palma-Nicolásc,??
Autor para correspondencia
jpalma@ifc.unam.mx

Autor para correspondencia.
a Departamento de Biología Molecular y Bioingeniería, UAM Reynosa-Aztlán, Universidad Autónoma de Tamaulipas, Tamaulipas, México
b Department of Information Studies, The University of Sheffield, Sheffield, United Kingdom
c Departamento de Neuropatología Molecular, Instituto de Fisiología Celular, Universidad Nacional Autónoma de México DF, México
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Tabla 1. Antígenos potencialmente protectores para la generación de una nueva vacuna
Resumen

La tuberculosis es una enfermedad infectocontagiosa que afecta a seres humanos de todas las edades, y se considera que la tercera parte de la población mundial está infectada con el bacilo de Koch. Aunque la vacuna BCG es aplicada sistemáticamente en áreas endémicas, su efectividad varía de 0-80% dependiendo de diversos factores que incluyen: la cepa vacunal utilizada, la exposición a micobacterias ambientales, e incluso a factores genéticos. La incidencia de la enfermedad va en aumento en todo el mundo, y es urgente contar con una vacuna alternativa a la BGC. En la presente revisión se hace una descripción de las estrategias moleculares puntuales y a escala genómica que se están llevando a cabo para el diseño de una nueva vacuna, y se pone de manifiesto la necesidad del uso de las nuevas tecnologías de alto rendimiento para lograr un diseño verdaderamente racional de una nueva vacuna contra la tuberculosis.

Palabras clave:
Tuberculosis
BCG
Bioinformática
Vacunas de DNA
Abstract

Tuberculosis (TB) is an infectious disease affecting people from all ages all over the world. It is estimated that one third of the world population lives infected with the causal agent: Mycobacterium tuberculosis. Despite availability and systematic administration of BCG vaccine in endemic areas, TB transmission remains elusive to control, partly because BGC efficacy has been shown to have wide variability (0-80%). Such variability in protection is attributed to factors including: the BCG strain used for immunization, pre-existing exposure to environmental saprophytic Mycobacterium species, and host genetic factors. In this context, efforts regarding to re-engineering BCG vaccines with the ability to prevent latent TB reactivation, providing long lasting protection, and devoid from collateral effects in immunosuppressed people are urgent. In this work we review the actual molecular «gene-by-gene» strategies aimed at generating BCG alternatives, and discuss the urgent necessity of high throughput technology methods for a rational design for a new TB vaccine.

Keywords:
Tuberculosis
BCG
Bioinformatics
DNA vaccine
Texto completo
Introducción

La tuberculosis pulmonar es la forma más común de tuberculosis, así como la forma más importante en términos epidemiológicos. Se estima que una tercera parte de la población mundial se encuentra infectada con el bacilo de Koch, y de acuerdo con cifras oficiales de la Organización Mundial de Salud (OMS), hay aproximadamente ocho millones de nuevos casos de tuberculosis cada año, y dos millones de muertes en todo el mundo1.

A fines del siglo xix se comenzaron a evaluar alternativas para generar una vacuna contra la tuberculosis, una de éstas llevó a la formulación de la tuberculina, aunque también se llevaron a cabo inmunizaciones con bacilos muertos, atenuados y con micobacterias no tuberculosas (MNT). A principios del siglo xx Albert Calmette y Camille Guérin observaron que una cepa virulenta del bacilo Mycobacterium bovis, tras 232 pases sucesivos de cultivo en un medio líquido que contenía «bilis» perdía su virulencia al ser administrada en conejos y cobayas; lo anterior les permitió formular una vacuna experimental que se aplicó por primera vez en 1920 con resultados satisfactorios2. Esta vacuna viva atenuada (bacilo de Calmette-Guérin, o BCG) comenzó a usarse masivamente en Europa en 1921 para la prevención de la tuberculosis, y actualmente forma parte de los programas nacionales de vacunación en los países miembros de la OMS.

A pesar de que la vacuna BCG es segura para su administración en recién nacidos, (aproximadamente 100 millones de niños son inmunizados con BCG cada año), uno de los problemas que presenta es la amplia variabilidad en el grado de protección que se logra inducir, particularmente cuando se administra a personas en edad adulta3. Se ha determinado que la efectividad de dicha vacuna varía desde 0 hasta el 80% dependiendo de diversos factores como son: la cepa vacunal administrada, de la edad del paciente al momento de la aplicación, la exposición previa del paciente a micobacterias no tuberculosas presentes en el medio ambiente y desde luego a la participación de factores genéticos intrínsecos asociados al montaje de la respuesta inmune derivada de la vacunación4. Existen casos extremos como el de India (que presenta un incidencia de 1.900.000 casos/año) en el cual la vacunación con BCG no aporta protección significativa en contra de la enfermedad5.

Otros de los factores que impactan en la efectividad de BCG parece ser la localización geográfica de la población a la que se aplique. En términos generales el más alto grado de protección se obtiene en las poblaciones más alejadas del ecuador6. Por lo anterior, aunque la BCG se aplica de manera generalizada a los recién nacidos en países con incidencia de tuberculosis alta, como los ubicados en Asia y África, en países donde la incidencia de tuberculosis es baja (como en Austria, Finlandia, Gran Bretaña, etc.) ésta se recomienda solo a los individuos que se encuentren en situación de riesgo al contagio. En México la incidencia de tuberculosis se ha mantenido constante desde hace diez años (∼15.000 casos nuevos/año) y la vacuna BCG es aplicada sistemáticamente al nacimiento en las instituciones médicas que integran el sector público (IMSS, ISSSTE y Centros de Salud).

Hacia una vacuna más eficiente: las actuales estrategias genéticas

Entre los requisitos que debería cumplir una nueva vacuna que eventualmente reemplace a la BCG se pueden citar: 1) Que proteja contra la tuberculosis por reactivación, que es la más frecuente en adultos; 2) Que confiera un mayor período de protección que la BCG, y 3) Que no presente efectos secundarios en individuos inmunocomprometidos. Las estrategias que se han seguido para generar una nueva vacuna se pueden dividir fundamentalmente en tres: 1) Los esfuerzos iniciales encaminados a identificar antígenos inmunoprotectores de M. tuberculosis y M. bovis BCG mediante la purificación de proteínas y su uso en esquemas de inmunización en modelos experimentales; 2) Con el auge de la biología molecular muchos de los genes que codifican para antígenos proteicos —potencialmente útiles en vacunación— se usaron como base para el diseño de vacunas de ADN, e incluso la clonación de nuevos genes permitió probar el potencial inmunoprotector de proteínas hasta entonces desconocidas, y 3) El surgimiento de la ingeniería genética hizo posible modificar intencionalmente el genoma de BCG agregando o eliminando genes de manera selectiva en busca de una mejor vacuna.

Desafortunadamente la cantidad de antígenos potencialmente útiles en vacunación no ha aumentado considerablemente (tabla 1), y las vacunas que hoy día se encuentran en etapas avanzadas en los estudios de fase clínica podrían no tener mucho más que ofrecer en términos de protección (aunque sí en cuanto a la seguridad de su administración, por ejemplo en pacientes inmunosuprimidos), ya que su diseño sigue estando limitado a no más de 10 antígenos potencialmente protectores, de los más de 4.000 antígenos potencialmente codificados en el genoma de M. tuberculosis.

Tabla 1.

Antígenos potencialmente protectores para la generación de una nueva vacuna

Antígeno  Vacuna/tipo  Descripción  Fase clínica  Referencia 
Ag85AMVA85A-AERAS-485/viral  Vaccinia Ankara que expresa el antígeno 85A  FC II  20 
Ad35-AERAS-402/viral  Adenovirus 35 que expresa el Ag 85A, Ag85B y TB10.4  FC II  23 
AdAg85A/viral  Adenovirus 5 que expresa el Ag 85A  FC I  24 
MVA/IL-15/5Mtb/viral  Vaccinia Ankara que expresa Ag85A/B, ESAT-6, HSP-65, e IL-15  Pre-C  60 
Ag85B y ESAT6rBCG30/BCG atenuada  BCG que sobreexpresa el antígeno 85B  FC I  27 
ΔRD1ΔpanCD/M.tb auxótrofa  M. tuberculosis auxótrofa para pantotenato, que carece de los genes de la región RD1  Pre-C  39 
H1-IC31/proteína  Proteína de fusión Ag85B-ESAT6 formulada con adyuvante IC-31  FC I  11,18 
H4-IC31/AERAS-404/proteína  Proteína de fusión Ag85B-TB10.4, formulada con adyuvante IC-31  FC I  10 
Mtb72f  Mtb72f-AS02/proteína  Proteína de fusión Rv1196+Rv0125, en adyuvante AS02  FC II  61 
MPT-64  MPT-64/DNA  Plásmido administrado por vía intramuscular  Pre C  16 
KatG  KatG/DNA  Plásmido administrado por vía intramuscular  Pre C  16 
Hsp65/70  Hsp65 y Hsp70/DNA  Plásmido administrado por vía intramuscular  Pre C  15 

FC I: fase clínica 1; FC II: fase clínica 2; Pre C: fase preclínica.

Vacunas de subunidad

Esta estrategia se remonta a los primeros intentos de generación de vacunas en los que se utilizaban fracciones crudas de bacilos muertos por calor, lo que incluía paredes celulares o fracciones subcelulares separadas por centrifugación. Los primeros logros llegaron a mediados de la década de los 80 cuando se pudo describir parcialmente el contenido de las fracciones subcelulares, así como el de las proteínas del «filtrado del cultivo», las cuales son secretadas al medio de cultivo durante el crecimiento in vitro de M. tuberculosis en medios sintéticos7, y que se creía que eran un conjunto de antígenos que podrían inducir la inmunidad protectora.

La mayoría de los antígenos investigados hasta el momento son antígenos secretados de producción temprana durante la infección, como el antígeno 85 (Ag85), que es compartido con M. bovis-BCG y la proteína ESAT-6 que es un antígeno específico de M. tuberculosis8. Estas proteínas pueden ser administradas solas o bien mediante la construcción de proteínas de fusión, pero presentan la particularidad de requerir ser administradas con adyuvantes fuertes para estimular la respuesta celular Th19. Un par de vacunas de subunidad de este tipo que se encuentran en estudios de fase clínica I. Están formadas por la fusión del Ag85B con ESAT-6 y otra con el antígeno TB10.4, ambas se administran con adyuvante y muestran una eficacia por lo menos equivalente al uso de la BCG10,11 (tabla 1).

Aunque las proteínas constituyen los antígenos principales en las vacunas de subunidad, la inclusión de otras moléculas como carbohidratos y glicolípidos de la pared celular de M. tuberculosis podrían mejorar la eficacia de las vacunas de subunidad por su conocida función como adyuvantes12.

Vacunas de ADN

Debido a cuestiones de seguridad en la administración de vacunas vivas o atenuadas, particularmente en pacientes inmunosuprimidos, así como debido a algunos aspectos técnicos referentes a su manufactura, almacenamiento y transporte, las vacunas vivas atenuadas presentan limitaciones para su aplicación a gran escala. De ahí la necesidad de estudiar nuevas formas hacer llegar los antígenos vacunales de manera eficiente para que se lleve a cabo el montaje adecuado de una respuesta protectora. La base de esta estrategia radica en la capacidad del DNA desnudo para ser incorporado por las células adyacentes al sitio de inoculación, y de ser transcrito por la maquinaria de la célula para producir un péptido o una proteína completa, la cual se encuentra clonada en un vector de expresión. El antígeno traducido se procesa proteolíticamente y sus péptidos se presentan en el contexto de las moléculas de clase I del complejo principal de histocompatibilidad (MHC), o bien estos péptidos pueden ser liberados y posteriormente captados por células presentadoras profesionales de antígenos para su presentación a las células T, en el contexto de moléculas de clase II. Este sistema presenta varias ventajas, entre las que destacan el ser fáciles de construir masivamente mediante ingeniería genética. A pesar de ello, en los estudios preclínicos actuales las vacunas de ADN han presentado baja efectividad, necesitándose de dosis altas de la vacuna para lograr un efecto protector13. En la tabla 1 se muestra que los antígenos empleados para el diseño de una nueva vacuna de ADN son escencialmente los previamente descritos: el Ag8514, las proteínas de choque térmico de 65 y 70kDa15, KatG, MPT64 y HBHA16. Mediante la fusión de las secuencias codificantes de más de un antígeno se han obtenido mejores resultados en los estudios de fase preclínica, como es el caso de la fusión de los ORFs Rv1196+Rv0125 (Mtb72F)17. La vacuna de subunidad M72, que se encuentra en estudios de fase clínica II (tabla 1) está basada en el uso de estos antígenos formulados con el adjuvante AS0218.

Vacunas virales

En los sistemas vacunales de este tipo se emplean vectores virales en los que se expresan antígenos micobacterianos con probada capacidad inmunogénica. La vacuna más avanzada de este tipo es una basada en el virus Ankara (r-MVA), el cual ha sido modificado genéticamente para expresar el Ag85; esta vacuna ya ha entrado a estudios de fase clínica II19,20, una vez que fue previamente demostrada su eficacia en fase pre-clínica, usando modelos experimentales de tuberculosis pulmonar en ratones21. Los ensayos clínicos muestran que puede ser administrada con seguridad a los seres humanos22. Otras vacunas virales candidatas muy prometedoras que también se encuentran en estudios de fase clínica, parcialmente basadas en el uso de la secuencia codificante del Ag85, hacen uso de los adenovirus 5 (AdAg85A) y 35 (Ad35-AERAS-402) como vectores vacunales virales de replicación defectiva (tabla 1)23,24.

Vacunas vivas recombinantes derivadas de M. bovis-BCG

Por otro lado, el desarrollo de sistemas vacunales basados en vectores bacterianos se ha enfocado a modificar la BCG para mejorar su eficacia protectora. Entre los sistemas recombinantes basados en la cepa BCG (r-BCG) destaca un diseño en el que ha restituido la región de diferenciación 1 (RD1), la cual contiene al menos 11 genes, entre ellos los que codifican para las proteínas ESAT-6 y CFP10, y se ha demostrado que esta vacuna (BCG:RD1) confiere una protección ligeramente superior a la BCG en el modelo murino25, en parte porque favorece el reclutamiento de células T efectoras activadas y células dendríticas a los pulmones de una manera más eficiente que la BCG26, desafortunadamente uno de los inconvenientes encontrados es que presenta mayor virulencia que la propia BCG en los ratones inmunocomprometidos.

Los mejores resultados que se han obtenido mediante la modificación de BCG derivan de la sobreexpresión del Ag85B (rBCG30), y de acuerdo con los estudios de fase clínica esta vacuna candidata presenta ligeramente mayor eficacia y seguridad en su administración que la propia BCG27. Una variante de esta vacuna en la que se fusiona los antígenos 85B y ESAT-6 se encuentra en estudios de fase preclínica, aunque no muestra mejores resultados que la BCG convencional28.

Otra estrategia adicional que se ha evaluado consiste en generar nuevas cepas recombinantes de Mycobacterium bovis-BCG que produzcan las citocinas asociadas a la protección contra la tuberculosis, como son IFN-γ, IL-2, IL-12 y GM-CSF, y aunque se ha demostrado que aventajan ligeramente a la BCG en su capacidad protectora29–31, aún no hay resultados de su posible eficacia en humanos, ya que dichas vacunas no ha avanzado más allá de la fase preclínica. También, mediante la construcción de cepas r-BCG que expresan listeriolisina (de Listeria monocitogenes), se ha conseguido que las cepas vacunales rompan la pared fagosomal, favoreciendo su salida al citoplasma de los macrófagos. Con lo anterior se favorece la presentación de antígenos de clase I de la micobacteria a las células T CD8+, un proceso que se considera ineficiente durante el montaje de la respuesta inmune a la vacunación con BCG, y se ha demostrado que tales recombinantes inducen una mayor protección que M. bovis-BCG en el modelo murino32.

Mutantes auxotróficas de M. tuberculosis

Paradójicamente, se ha demostrado en el modelo murino que una infección primaria controlada, con una cepa virulenta de M. tuberculosis genera el mismo grado de protección que la inmunización con BCG ante un reto posterior (tuberculosis postprimaria)33. La eficacia potencial de las mutantes de M. tuberculosis como vacunas aun no se conoce por completo. Las cepas auxotróficas no se replican in vivo ya que intencionalmente tienen afectada su capacidad para sintetizar aminoácidos esenciales, sin embargo mantienen la infección el tiempo suficiente para que el hospedero pueda montar una respuesta inmune adecuada34. Otra estrategia utilizada es la generación de mutantes «knockout» de M. tuberculosis con alteraciones en el sistema phoP/phoQ, o deficientes en el metabolismo y/o transporte de lípidos. Estas cepas muestran un crecimiento reducido en los pulmones de ratones infectados experimentalmente y mantienen una persistencia menor que las cepas silvestres35,36.

Sin embargo, a pesar de las ventajas que representa el uso de mutantes auxotróficas, siempre existe el riesgo de reversión al genotipo virulento, por lo que se ha optado por generar dobles mutantes. Una vacuna de este tipo es la M. tuberculosis ΔPan-Leu-auxotrófica (auxotrófica para el pantotenato, un precursor esencial de la coenzima A y para la biosíntesis de leucina), con la que se ha demostrado seguridad y protección mediante el uso de ratones inmunodeficientes (SCID), así como una muy eficiente protección en el modelo de cobayas37,38. Una variante de esta vacuna, en la que adicionalmente se han eliminado los genes de la región RD1 (ΔRD1 ΔpanCD) se encuentra en estudios de fase preclínica en primates, y se ha demostrado que puede ser administrada son seguridad, aunque desafortunadamente su eficiencia protectora ante un reto con la cepa virulenta no es superior a la obtenida con la BCG39.

Hacia una vacuna más eficiente: las nuevas estrategias genómicas

La búsqueda convencional de antígenos que puedan ser útiles para la vacunación se ha basado principalmente en el aislamiento e identificación de algunas proteínas mayoritariamente expresadas por M. tuberculosis durante su cultivo en medios sintéticos, y dado que la respuesta protectora es de tipo celular (Th1), se buscan proteínas que tengan la capacidad de estimular in vitro la producción de IFN-γ por parte de las células T de ratones infectados con la micobacteria. Sin embargo, algunos inmunógenos que han demostrado cierto éxito como el Ag85, ESAT-6, o CFP-10, no alcanzan los niveles de protección deseables en una vacuna que pudiera eventualmente reemplazar a la BCG, y lo mismo ha ocurrido con las cepas recombinantes de BCG a las que se han introducido o eliminado genes específicos con la intención de aumentar su eficiencia como vacuna viva atenuada en la protección contra la tuberculosis. La dificultad de evaluar las poco más de 4.000 proteínas codificadas por el genoma de M. tuberculosis como posibles candidatos para vacunación se ha ido reduciendo gracias a la disponibilidad y anotación de la secuencia completa del genoma de M. tuberculosis y otras micobacterias40. Esto ha permitido replantear el problema de la búsqueda de antígenos útiles en vacunación, dejando atrás el reduccionismo extremo y permitiendo un abordaje más integral.

Atenuación sitio-dirigida a escala genómica

El conocimiento fino de la organización del genoma de M. tuberculosis, aunado al uso del sistema de mutación con transposones ha permitido generar mutaciones a escala genómica en el bacilo de Koch, habiéndose generado una mutante para cada gen41. Dichas colecciones de mutantes constituyen el punto de partida para evaluar in vivo el uso potencial de miles de clonas artificialmente atenuadas en busca de alguna que haya perdido su virulencia sin comprometer su potencial inmunogénico. Como resultado de estos mismos esfuerzos se han identificado 194 genes que parecen ser esenciales para el crecimiento in vivo de la micobacteria durante la infección en los modelos murinos de tuberculosis, y algunos de ellos se han postulado como probables factores de virulencia, como es el caso del gen kefB que codifica para una proteína de membrana implicada en el transporte de potasio (K+) y que parece jugar un papel importante en la resistencia al estrés oxidativo42. Sin embargo, a pesar de la disponibilidad de dicha colección de mutantes de M. tuberculosis, aun no existe la posibilidad técnica de evaluar el potencial inmunogénico de cada mutante en un esquema de inmunización a gran escala.

Definiendo el interactoma

Durante el proceso que lleva al establecimiento de la infección por M. tuberculosis en el pulmón, se da una serie de eventos poco conocidos en los que el bacilo interactúa con diversos receptores celulares expresados en la superficie del macrófago, entre los que se encuentran CD14, TLR-2, CR3, y el receptor de manosa (CD206), entre otros43. La interacción con dichos receptores es mediada por una gran diversidad de moléculas entre las que se encuentran proteínas, azúcares y lípidos de la pared celular de la micobacteria, y aunque no está plenamente demostrado, se considera que la micobacteria puede modular la fagocitosis para facilitar su entrada a través de «vías permisivas» para el establecimiento de la infección. Así, se sabe que la fagocitosis de la micobacteria a través del receptor para la fracción C3 del complemento (CR3) no genera señales intracelulares que conduzcan a la expresión de TNF-α, y que el reconocimiento de la micobacteria por el receptor para manosa (CD206) transduce señales negativas que evitan la adecuada activación de las vías de señalamiento que desencadenan las propiedades microbicidas del macrófago, como la producción de diversos radicales libres derivados del oxígeno y nitrógeno44. En este contexto, el conocimiento más fino de los eventos asociados a la interacción hospedero-patógeno es de gran importancia para el desarrollo de nuevas estrategias que permitan modular el montaje de la respuesta inmune en favor del hospedero, por ejemplo mediante el uso de ligandos solubles que compitan con el bacilo y eviten su internalización por receptores que favorezcan su sobrevivencia. En este sentido, se han hecho esfuerzos puntuales en la identificación de adhesinas micobacterianas, entre las que se encuentran el lipoarabinomanano, LAM45 y la proteína de 19kDa46. Recientemente, mediante el uso de electroforesis bidimensional e identificación por espectrometría de masas se describieron 41 proteínas probablemente manosiladas, con base en su capacidad de unión a la concanavalina A (ConA), 34 de las cuales no se habían reportado previamente47. Esta clase de estrategias globales que permitan la búsqueda de las moléculas que podrían interactuar (interactoma) durante las fases iniciales del encuentro de un patógeno con su célula hospedero es de gran importancia.

Redefiniendo el inmunoma de M. tuberculosis

Se ha descrito una gran diversidad de antígenos de TB con capacidad de generar una respuesta inmune tanto humoral como celular (inmunógenos). Aunque ya ha quedado demostrado que la respuesta humoral no contribuye significativamente a la protección48,49, es factible su utilidad como herramienta diagnóstica mediante el diseño de ensayos serológicos en los que se busque la prevalencia de anticuerpos específicos en la población50. Desafortunadamente se ha encontrado que la respuesta humoral que se monta contra la micobacteria es muy heterogénea, sin que hasta la fecha se haya logrado identificar un antígeno que sea mayoritariamente reconocido por los individuos infectados, lo que ha limitado los avances en la búsqueda de un método de diagnóstico más eficaz. Aunque los estudios sobre la heterogeneidad de la respuesta inmune celular son más bien escasos, parece ser que ésta no es tan alta como en el caso de la respuesta humoral, ya que existen evidencias de que los individuos pueden reconocer los mismos antígenos T a pesar de las diferencias haplotípicas en la composición de sus MHC51, lo que ha llevado al interés por definir subregiones de las proteínas del bacilo con capacidad de inducir una respuesta inmune celular. De igual forma, actualmente no existe la posibilidad de hacer un planteamiento global que permita localizar las regiones inmunodominates dentro de un genoma (inmunoma), con excepción de las estrategias bioinformáticas que llevan a cabo predicciones in silico52.

La bioinformática en la predicción de nuevos epítopos antigénicos

La bioinformática ha sido determinante para el éxito de los proyectos genómicos, los cuales han generado una vasta cantidad de información que requiere ser clasificada, almacenada, y analizada en un contexto biológico adecuado (anotación). En este sentido, actualmente existen grandes bases de datos, muchas de ellas de libre acceso, en las cuales es posible llevar a cabo búsquedas específicas dentro de los genomas secuenciados, entre las cuales destacan la base de datos del National Center for Biotechnology Information (NCBI), dependiente de los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos (NIH), y la Nucleotide Sequence Data Base (EMBL-Bank) del European Bioinformatics Institute (EBI) con sede en el Reino Unido.

Otros campos importantes de más reciente desarrollo dentro de la bioinformática son el modelado de la estructura tridimensional de moléculas biológicas, así como la predicción de posibles interacciones del tipo ligando-receptor, o antígeno-anticuerpo, mediante la implementación de algoritmos de «docking». La dinámica molecular, el desarrollo de algoritmos genéticos, y los nuevos planteamientos en el campo de la teoría de autómatas celulares y redes neuronales, sin duda impactarán de manera positiva la forma en que se obtenga, analice y se interprete la información derivada de los proyectos genómicos.

En el campo de la inmunología, y particularmente en el campo del desarrollo de vacunas, la bioinformática también ha tenido un gran impacto. Actualmente se cuenta con diversos programas informáticos que integran complicados algoritmos que permiten realizar tamizajes «virtuales» de proteínas en busca de epítopos antigénicos. Uno de ellos, TEPITOPE, permite la búsqueda de epítopos T para alelos específicos HLA que pueden ser definidos por el usuario53. En cuanto a las aplicaciones de la bionformática en el desarrollo de una vacuna contra la tuberculosis mediante el uso de EpiMatrix, un programa que predice la unión de ligandos proteicos a las moléculas del complejo principal de hitocompatibilidad (MHC), se han logrado avances significativos ya que se ha logrado generar una respuesta celular T específica contra antígenos de la micobacteria para ocho de 24 antígenos previamente seleccionados in silico54,55.

Conclusiones

La investigación básica para el desarrollo de nuevas vacunas contra la tuberculosis ha sido extensa, sin embargo solo unas pocas vacunas candidato están ya en estudios de fase clínica56; la explicación de este desfase depende de varios factores entre los que destaca el que los modelos experimentales existentes solo permiten hacer una evaluación profiláctica inmediata de la vacuna ante un reto con M. tuberculosis, pero no permiten derivar conclusiones sobre el efecto protector de esta en el largo plazo. Por otro lado, el desarrollo de una vacuna efectiva basada en una estrategia racional dependerá del conocimiento que se tenga sobre los productos génicos que contribuyen tanto a la patogofisiología de la tuberculosis, así como al montaje de la respuesta inmune, y en este sentido se vuelve imprescindible el uso de las nuevas tecnologías de alto rendimiento, como la proteómica y la bioinformática en el estudio del proceso infeccioso, ya que las proteínas hasta ahora descritas con potencial inmunogénico constituyen apenas una minoría entre las más de 4.000 potencialmente codificadas en el genoma de M. tuberculosis. Una vacuna efectiva contra la tuberculosis tendrá que cumplir con varios objetivos: a) deberá prevenir la infección primaria, b) podrá controlar y eliminar una infección activa, así como c) ser efectiva contra la infección latente, y es deseable que sea capaz de potenciar el efecto de la quimioterapia convencional para el tratamiento en pacientes con tuberculosis multidrogoresistente57,58. Aun contando con un verdadero diseño racional el panorama a corto plazo es aún incierto ya que la valoración de una nueva vacuna alternativa a la BCG en estudios de base poblacional deberá tener en cuenta la composición genética de las poblaciones de estudio59. Adicionalmente, se requiere de mejores métodos para la detección de M. tuberculosis que permitan el diagnóstico oportuno y del uso de nuevas herramientas en el ámbito de la epidemiología molecular, ambos necesarios para poder llevar a cabo seguimientos más puntuales sobre la prevalencia de la infección y el efecto de las nuevas vacunas en el control de la pandemia.

Financiación

El presente trabajo recibió apoyo del Fondo Mixto (FOMIX) CONACyT-Tamaulipas (Proyecto TAMPS-2005-C08-21).

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

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