Las vacunas son una herramienta crítica en la protección de humanos y animales contra patógenos, pero un desafío importante para el desarrollo de vacunas es comprender por qué las vacunas funcionan mejor para algunas personas que para otras.
por Sydney Portale, Universidad Johns Hopkins
Para responder a esta pregunta, un equipo de investigación dirigido por Yana Safonova, profesora asistente en el Departamento de Ciencias de la Computación de la Escuela de Ingeniería Johns Hopkins Whiting, estudió vacas angus negras y sus diversas respuestas a la vacuna contra la enfermedad respiratoria bovina o BRD . Los hallazgos del equipo se publicaron recientemente en la revista Genome Research .
BRD es la principal causa de muerte natural de las vacas y le cuesta a la industria ganadera un estimado de $ 900 millones al año. Los medicamentos son caros, por lo que los productores de ganado dependen de las vacunas para mitigar el problema.
Al realizar una investigación para el Departamento de Agricultura de EE. UU., Safonova e investigadores de la Universidad de California en San Diego buscaron comprender cómo la estructura genética única de las vacas y otros animales bovinos, como bisontes, búfalos y antílopes, creaban anticuerpos a partir de la vacuna BRD.
«Queríamos responder una pregunta en particular: ¿Por qué algunos individuos dentro de la población de vacas angus negras responden de manera muy diferente a la misma vacuna?» Safonova dijo.
Los investigadores examinaron una característica distintiva de la inmunidad bovina: los largos bucles H3 de la región determinante de la complementariedad en los anticuerpos que crean. Se ha descubierto que los anticuerpos bovinos con bucles CDR H3 tan ultralargos neutralizan ciertas cepas de VIH, y Safonova y su equipo han descubierto que también son una clave para desarrollar respuestas de anticuerpos contra BRD.
Usando una nueva herramienta computacional que diseñaron, Safonova y su equipo analizaron datos de secuenciación de anticuerpos producidos por la población de vacas angus negras y señalaron variaciones genéticas en anticuerpos asociados con respuestas inmunes.
Los investigadores descubrieron que, si bien la creación de estas estructuras de anticuerpos únicas fue desencadenada por cada dosis de vacuna, la eficacia de la vacuna (qué tan bien funciona realmente la vacuna) se determina mucho antes de que el individuo genere una respuesta inmunitaria. Los segmentos de ADN llamados genes de inmunoglobulina variables, de diversidad y de unión, también conocidos como genes IG, son los que producen anticuerpos y controlan las respuestas individuales a una vacuna.
Esto significa que la eficacia de la vacuna para un individuo está predeterminada incluso antes de que se administre la vacuna.
Debido a que el método del equipo puede revelar estos marcadores genéticos , los productores de ganado podrían potencialmente usar esta información para criar selectivamente vacas que sean menos susceptibles a BRD en función de su predisposición genética , dijo Safonova.
Los investigadores dicen que su estudio es el estudio de inmunogenética personalizado más grande en cualquier especie hasta la fecha, y que sus resultados abren puertas para aplicar la inmunosecuenciación a los estudios de vacunas en humanos. La investigación inmunogenética en profundidad permitiría a los científicos descubrir patrones en el genoma humano que determinan la respuesta programada del cuerpo a las vacunas. De hecho, Safonova dice que un estudio a gran escala de inmunogenética humana podría ayudar a comprender las variaciones en la respuesta a la vacuna antes de la próxima pandemia.
Safonova explicó: «Con nuevas cepas de COVID-19, nuevas variantes y la necesidad de vacunas, podemos demostrar que este tipo de estudio funcionará para muchos sujetos diferentes. Queremos resaltar cómo podemos estudiar [el proceso de vacunación] en diferentes genomas».
