Primeros cultivos de tejidos y células en la creación de las vacunas

Primeros cultivos de tejidos y células en la creación de las vacunas

Con el fin de crear vacunas que pudieran producirse en masa, los investigadores primero tenían que hacer crecer los virus o bacterias en grandes cantidades y con uniformidad. En comparación con las bacterias, que se pueden desarrollar en un entorno de laboratorio cuando se colocan en un medio de crecimiento adecuado, los virus no se pueden reproducir por su cuenta, requieren de células vivas para infectarlas. Después de que un virus infecta una célula, utiliza los propios componentes de la célula para producir más copias de sí mismo.

Así que, mientras el material para las primeras vacunas bacterianas se podía cultivar en un laboratorio sin animales, los investigadores enfrentaban un reto adicional al tratar de crear material para las vacunas virales. Sin tener todavía disponibles las técnicas para desarrollar virus fuera de huéspedes vivos, estaban limitados a obtener materiales de animales huéspedes infectados.

Cuando se llevaron a cabo los primeros intentos por crear una vacuna contra la polio, los investigadores descubrieron que el virus podía provocar la enfermedad no solo en humanos, sino también en monos. Esto condujo a las primeras pruebas de campo en la década de 1930, con vacunas candidatas creadas a partir de material obtenido de monos infectados de poliomielitis, como la médula espinal. Estas vacunas candidatas demostraron ser peligrosas, ya que en ocasiones provocaron parálisis en la extremidad a la que se le aplicaba la vacuna. Las vacunas derivadas de tejido del sistema nervioso tienen efectos secundarios más elevados que las vacunas creadas con otros métodos (la mielina en el material de la vacuna puede estimular una reacción neurológica adversa). Por lo tanto, las pruebas se suspendieron y los investigadores siguieron adelante con la meta de encontrar otra manera de cultivar el virus para crear la vacuna.

La promesa de obtener cultivos celulares para la creación de las vacunas

Las esperanzas de desarrollar poliovirus en el laboratorio sin emplear animales vivos, impulsaron a muchos investigadores durante las décadas de 1930 y 1940. Hacer cultivos celulares implica que las células crezcan en una placa de cultivo, a menudo con un medio de crecimiento de apoyo, como el colágeno. Los cultivos celulares ofrecen un nivel de control no disponible con el uso de animales vivos, y también pueden fomentar la producción de virus a gran escala (si desea saber más sobre cultivos y líneas celulares, así como de líneas celulares empleando células humanas, consulte nuestro artículo: “Cepas de células humanas para la creación de vacunas”.) No obstante, una y otra vez fracasaron los primeros intentos para desarrollar un poliovirus en un cultivo.

En 1936, en el Instituto Rockefeller, Albert Sabin y Peter Olitsky lograron desarrollar el poliovirus exitosamente en un cultivo de tejido cerebral de un embrión humano. El virus creció rápidamente, lo cual era prometedor, pero a Sabin y a Olitsky les preocupaba usar esto como material inicial para una vacuna, por temor a dañar el sistema nervioso de los destinatarios de la vacuna. En consecuencia, intentaron desarrollar el poliovirus en cultivos en que el tejido se había tomado de otras fuentes, pero no tuvieron éxito.

Gran avance en Boston

Trece años después del éxito de Sabin y Olitsky por el desarrollo del poliovirus en tejido cerebral, los investigadores del laboratorio John Enders del Hospital Infantil de Boston pudieron, por una afortunada casualidad, hacer crecer con éxito el virus en un cultivo de tejido de piel y músculo de un embrión humano. En esa época, los investigadores estaban enfocados en aislar y desarrollar el virus de la varicela. Ya habían tenido éxito en el cultivo de virus de paperas e influenza, y habían pasado a la varicela, que sabían se desarrollaba en las células humanas. Después de preparar matraces con tejido embrional humano, inocularon al material de cuatro matraces con enjuagues de garganta de pacientes con varicela. Al material de otras cuatro matraces se le inoculó una cepa de poliovirus como grupo de control. El virus de la varicela no se desarrolló en este caso pero, para la enorme sorpresa de los investigadores, el poliovirus sí lo hizo.

Siguieron adelante para desarrollar otras dos cepas de poliovirus en muchos tipos diferentes de tejido embrional humano, sin usar tejido del sistema nervioso. Pudieron cultivar rápidamente el virus en grandes concentraciones utilizando el aparato de “tubos rotatorios de Gey”, creado por el investigador George Otto Gey en la década de 1930. (Gey también descubrió la línea celular humana quizás más famosa, la HeLa, o línea de Henrietta Lacks). Mientras que en esa época muchos cultivos de tejidos se hacían en matraces, Gey se dio cuenta de que el entorno del matraz no simulaba adecuadamente el ámbito interno de un cuerpo viviente, donde los tejidos tienen periodos donde se les suministran nutrientes y se eliminan residuos. En lugar de un matraz, dispuso el tejido en los lados de los tubos de ensayo, y después colocó los tubos horizontalmente en los orificios de un cilindro de madera. El cilindro daba vueltas lentamente como una rueda, girando los tubos de tal manera que el tejido alternaba el contacto con el aire y un fluido de nutrientes agregado al tubo.

Los investigadores del laboratorio Enders utilizaron la misma técnica, por medio de la cual el poliovirus se desarrolló más rápido de lo que lo hubiera hecho en matraces estáticos. Por demostrar que el poliovirus podía desarrollarse confiablemente sin usar tejido nervioso, Enders y sus colegas Thomas Weller y Frederick Robbins recibieron el Premio Nobel en fisiología o medicina en 1954.

Su descubrimiento demostró ser un gran avance, necesario para desarrollar una vacuna contra la polio. En 1951, Jonas Salk y sus colegas en la Universidad de Pittsburgh descubrieron que el poliovirus también se podía propagar a gran escala en células de riñón de mono.

Con el tiempo, la mayoría de los esfuerzos para crear vacunas se enfocaron hacia el uso de cepas celulares, cultivos hechos a partir de un solo tipo de célula. Estas cepas se pueden derivar de cultivos de tejido que contienen múltiples tipos de células; mientras que los virus se pueden desarrollar en cultivos de tejidos, las cepas celulares permiten una observación y control continuos que no se pueden lograr en cultivos de múltiples tipos de células. Esta misma transición se realizó en la creación de vacunas contra la polio; para producir actualmente la vacuna inactiva contra la polio, se utiliza una cepa celular de riñón de mono para desarrollar el poliovirus.

Vacunas actuales creadas a partir de cepas celulares de animales

En la actualidad hay disponibles muchas y diferentes cepas celulares de animales que se utilizan en investigaciones y avances científicos. Varias vacunas disponibles actualmente en Estados Unidos se crearon utilizando la línea celular de Vero, que comenzó con células de riñón de mono verde africano:

  • Vacunas contra el rotavirus [Rotarix/GlaxoSmithKline, RotaTeq/Merck]
  • Polio [IPOL/Sanofi Pasteur]
  • Viruela [ACAM2000/Sanofi Pasteur – Utilizada solamente para personal militar selecto]
  • Encefalitis japonesa [Ixiaro/Intercell – Utilizada únicamente para quienes viajan a zonas donde se sabe que hay brotes de la enfermedad]

Es posible que las futuras vacunas de EE.UU. usen otras cepas celulares de animales, como la de riñón canino Madin Darby (MDCK, por sus siglas en inglés), que inició en 1958 con las células del riñón de un perro cocker spaniel (algunas vacunas europeas ya se producen empleando la cepa MDCK).


Fuentes de información

Enders’s Research – Polio. Science Heroes. Acesado el 22 febrero 2017.

GlaxoSmithKline. Package Insert – Rotavirus Vaccine, Live, Oral. 2011. (250 KB). Acesado el 22 febrero 2017.

Intercell Biomedical. Package Insert - Japanese Encephalitis Vaccine, Inactivated, Adsorbed. 2010. (224 KB). Acesado el 22 febrero 2017.

Merck & Co., Inc. Package Insert – Rotavirus Vaccine, Live, Oral, Pentavalent. 2011. (261 KB). Acesado el 22 febrero 2017.

Sanofi Pasteur. Package Insert – Poliovirus Vaccine Inactivated. 2012. (140 KB). Acesado el 22 febrero 2017.

Sanofi Pasteur. Package Insert – Smallpox (Vaccinia) Vaccine, Live. 2009. (285 KB). Acesado el 22 febrero 2017.

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Ultima actualización 22 febrero 2017