Estrategias de ingeniería genética para el desarrollo de una nueva vacuna para el parvovirus B19: enfoques actuales y perspectivas de futuro

El parvovirus B19 (B19V) es un virus DNA monocatenario muy pequeño, sin envuelta y el principal patógeno humano de la familia Parvoviridae. Su capside está compuesta por 2 proteínas colineales, VP1 y VP2, que solo se diferencian en una región adicional (VP1u) en el extremo N-terminal. El B19V se caracteriza por un tropismo muy restringido hacia las células progenitoras eritroides de la médula ósea, las únicas donde puede realizar un ciclo infectivo completo, y a las que induce apoptosis y parada del ciclo celular. Esto afecta en gran medida al proceso de eritropoyesis, provocando graves manifestaciones clínicas en determinados pacientes, como crisis aplásicas o abortos espontáneos en embarazadas. También puede causar infecciones persistentes en otros tejidos, sin producir nuevos viriones, pero provocando patologías inflamatorias crónicas, especialmente en inmunodeprimidos. Actualmente los tratamientos utilizados (inmunización pasiva y medicamentos para aliviar la sintomatología) son inespecíficos y de eficacia limitada, por lo que se hace evidente el requerimiento social de un enfoque profiláctico, como una vacuna, que hasta la fecha no existe. La respuesta inmune adaptativa antiviral se focaliza en torno a epítopos conformacionales y lineales sobre todo de las proteínas estructurales de la cápsida. Por esta razón la mayoría de las aproximaciones para el diseño de vacunas se han basado en partículas víricas vacías (VLPs), dada su similitud – antigénica y estructural - con el virus y la imposibilidad de revertir a partículas infecciosas. Para este propósito, los sistemas heterólogos de expresión de proteínas empleados han sido células de mamíferos, células de insecto, y levaduras, estos dos últimos generando los mejores resultados preclínicos a nivel de respuesta inmune. La expresión en células de insecto es de especial interés para este campo ya que se emplea un baculovirus como vector que es idóneo para la síntesis de macromoléculas virales y cuya biología molecular es muy conocida, aparte de su alta seguridad. Hasta hace poco, las estrategias no basadas en VLPs eran escasas y sin buenos resultados, pero recientemente se ha sintetizado un péptido de fusión expresado en bacteria que parece revertir dicha tendencia. A pesar de la longevidad de algunos de estos estudios, solo tres candidatos a vacuna han generado resultados aceptablemente buenos en modelos animales, y de ellos solo uno ha alcanzado experimentación clínica (una VLP expresada en células de insecto). Sin embargo, efectos secundarios locales en el lugar de la inyección han impedido que avance a fases clínicas posteriores. Otras estrategias de ingeniería genética que han producido vacunas exitosas en virus similares, como la expresión en plantas o la transfección directa de las células humanas con genes virales, merecen una mayor atención investigadora de cara al diseño de la vacuna del parvovirus B19. En conjunto, sabemos que el desarrollo de una vacuna eficaz y segura para dicho virus es un objetivo realista y que probablemente vea la luz en los próximos años, dado el gran número de individuos que se podrían beneficiar de ella. Abstract Parvovirus B19 (B19V) is a non-enveloped ssDNA virus and the main pathogen from the Parvoviridae family. Its capsid is composed from two colinear peptides, viral protein 1 (VP1) and viral protein 2 (VP2), which differ only in an extra N-terminal sequence (VP1u). B19V is characterized by a very restricted tropism for erythroid progenitor cells (EPCs) in the bone marrow, the only cells where it can fulfil a productive infective cycle, where it triggers apoptosis and cell cycle arrest. This hampers greatly the process of erythropoiesis, causing severe clinical manifestations in some patients, such as transient aplastic crisis or fetal death in pregnant women. The virus may also cause persistent infections in other tissues, without producing new virions, but provoking chronic inflammatory pathologies, especially in immunocompromised individuals. Currently, the few treatments available (passive immunization and drugs to relieve symptomatology) are unspecific and of limited efficacy, hence the social requirement for a prophylactic approach, such as a vaccine, which as of today is not yet licensed. The adaptative antiviral immune response is centered mainly towards linear and conformational epitopes from both capsid structural proteins. For this reason, most vaccine design attempts have been based in virus-like particles (VLPs), given their similarity – antigenically and structurally – with the native virus and the impossibility of reverting to wild-type particles. The heterologous protein expression systems employed for this purpose have been mammalian cells, insect cells, and yeast, the latter two generating better preclinical results regarding immune response. Expression in insect cells is of special relevance for this field because it uses a baculovirus vector, which is ideal for viral macromolecular synthesis and whose molecular biology is deeply known, besides its overall safety. Until quite recently, non-VLP based strategies were scarce and without good results, but a newly synthesized fusion peptide expressed in bacteria seems to revert that previous trend. Despite the longevity of some of these studies, only three vaccine candidates have generated acceptable outcomes in animal models, among which only one has reached clinical trials (a VLP produced in insect cells). However, local side-reactions in the site of injection has prevented future clinical research in more advanced phases. Other genetic engineering strategies that have produced successful vaccines in similar viruses, such as plant expression or viral genedelivery strategies, deserve increased attention regarding parvovirus B19 vaccine design. Altogether, we know that the development of a safe and effective vaccine for this virus is a realistic goal and will most probably be licensed in the next few years, given the large population that could benefit from it and the technical knowledge available