Candidato a vacuna de ARNm contra la tuberculosis: respuestas inmunitarias y estructuras predichas según el orden de los antígenos
Contexto: ¿Puede cambiar el resultado al ordenar de otra forma los mismos antígenos?
En un diseño de vacuna de ARN mensajero (ARNm) que combina tres antígenos de Mycobacterium tuberculosis, la antigenicidad y las respuestas inmunitarias predichas variaron según el orden de los antígenos. El equipo investigador seleccionó Pattern 3, PPE68–IrtA–PE9, como candidato para una evaluación posterior, aunque no obtuvo los mejores resultados en todos los indicadores. El estudio, publicado en Scientific Reports, se limitó al diseño y análisis computacionales. No evaluó las respuestas inmunitarias tras la vacunación ni la protección contra la tuberculosis.
La BCG ofrece cierta protección contra la tuberculosis grave en niños, pero su eficacia para prevenir la tuberculosis pulmonar en adultos varía ampliamente. La selección de antígenos capaces de conferir protección sigue siendo un reto para el desarrollo de nuevas vacunas. El equipo comparó tres constructos de fusión que combinaban, con la misma composición de aminoácidos, los antígenos IrtA, PE9 y PPE68 de Mycobacterium tuberculosis H37Rv. Pattern 1 seguía el orden IrtA–PE9–PPE68; Pattern 2, IrtA–PPE68–PE9; y Pattern 3, PPE68–IrtA–PE9. El estudio no examinó todos los órdenes posibles.
Hallazgos principales: las ventajas comparativas variaron según el indicador
Se utilizaron herramientas de la base de datos de epítopos inmunitarios (IEDB) y BepiPred-3.0 para predecir regiones candidatas al reconocimiento por células T y B, y AlphaFold 3 para modelar las estructuras tridimensionales de los constructos. Las puntuaciones de antigenicidad predichas por VaxiJen fueron 0,6103, 0,6031 y 0,6122 para Pattern 1, Pattern 2 y Pattern 3, respectivamente; Pattern 3 obtuvo la más alta. Esta diferencia no demuestra una diferencia en la magnitud de la respuesta inmunitaria real ni una diferencia estadísticamente significativa en la eficacia. El valor de 0,865 comunicado para Pattern 3 fue la puntuación de ElliPro de su epítopo de células B predicho con mayor puntuación, situado en los residuos de aminoácidos 274–372. No debe interpretarse como una proporción de epítopos ni como una tasa de respuesta de anticuerpos.
El acoplamiento molecular con receptores tipo Toll (TLR) también mostró ventajas comparativas distintas. Para TLR4/MD-2, Pattern 2 presentó la menor energía libre de unión predicha, −14,4 kcal/mol; para TLR2, la menor correspondió a Pattern 1, con −13,2 kcal/mol. Los valores de Pattern 3 fueron −12,2 y −10,4 kcal/mol, respectivamente. Se predijo que Pattern 3 formaba 12 enlaces de hidrógeno en el complejo TLR4/MD-2, con enlaces de hidrógeno tanto con TLR4 como con MD-2. En un complejo separado con TLR2 se predijeron 9 enlaces de hidrógeno. Estos resultados por sí solos no demuestran la activación de los receptores ni la señalización intracelular.
La simulación inmunitaria supuso tres dosis administradas a intervalos de cuatro semanas. Los tres órdenes mostraron patrones similares en las respuestas de células T citotóxicas de memoria y en los niveles de interferón gamma (IFN-γ). Con Pattern 2, los niveles de células T colaboradoras de memoria se mantuvieron más altos; con Pattern 3, se predijeron un pico mayor del título de anticuerpos y una respuesta más duradera. Todos estos resultados simulados deben distinguirse de las respuestas medidas tras la administración a animales o personas.
Implicaciones y perspectivas: la validación pendiente tras seleccionar el candidato
La energía libre mínima predicha por RNAfold para el ARNm con codones optimizados que codifica Pattern 3 fue de −2.217,20 kcal/mol. Se trata del valor energético de una estructura secundaria calculada. No puede utilizarse como evidencia de una menor degradación intracelular, una mayor expresión proteica, estabilidad durante la fabricación o facilidad de distribución.
Las predicciones estructurales y fisicoquímicas también revelaron limitaciones para el desarrollo. Pattern 3 presentó más incertidumbre en la disposición relativa de los dominios que los otros órdenes, y los tres constructos obtuvieron una puntuación de solubilidad predicha baja, de 0,361. Las clasificaciones computacionales de alergenicidad y toxicidad tampoco sustituyen las pruebas de seguridad biológica. Estos resultados ofrecen una base para incluir el orden de los antígenos como variable de comparación en experimentos posteriores. Queda por evaluar los niveles reales de expresión, el procesamiento de los antígenos, la activación inmunitaria y la protección en el organismo. Los métodos y resultados comparativos están disponibles en el texto completo del artículo.
Tuberculosis (TB), caused by Mycobacterium tuberculosis, remains a major global health challenge due to the limited efficacy of the Bacillus Calmette-Guérin (BCG) vaccine. Using an immunoinformatics-driven strategy, we designed and evaluated three distinct multi-epitope vaccine constructs (MEVCs) derived from PPE68, IrtA, and PE9, which were subsequently developed into an mRNA vaccine construct. T-cell and B-cell epitopes were predicted using IEDB tools and BepiPred-3.0, and the designed constructs were systematically evaluated for antigenicity, allergenicity, toxicity, and physicochemical characteristics. Structural modeling with AlphaFold3, followed by epitope mapping and molecular docking with TLR2 and TLR4/MD-2, identified Pattern 3 (PPE68-IrtA-PE9) as the most promising construct. It exhibited the highest antigenicity score (0.6122), a high abundance of B-cell epitopes (0.865), and demonstrated predicted binding to the TLR4/MD-2 complex (ΔG = - 12.2 kcal/mol), forming 12 hydrogen bonds and engaging both receptor components, as well as to TLR2 (ΔG = - 10.4 kcal/mol) with nine hydrogen bonds. In silico immune simulations of Pattern 3 predicted strong T-cell responses, elevated IFN-γ levels, and high IgG1, IgG2, and IgM titers, while the codon-optimized mRNA exhibited a stable secondary structure (ΔG = - 2,217.20 kcal/mol). These results suggest that antigen domain arrangement may influence predicted immunogenicity and structural stability, and exhibit a favorable in silico safety profile, supporting PPE68-IrtA-PE9 as a promising mRNA vaccine design for further experimental evaluation.
Los equipos que desarrollan vacunas pueden tratar el orden de los antígenos como una variable experimental, incluso cuando fusionan los mismos antígenos. Por ejemplo, comparar los niveles de expresión, el procesamiento de los antígenos y las respuestas inmunitarias de los tres órdenes en las mismas condiciones permitiría evaluar si las diferencias computacionales se traducen en diferencias biológicas reales. En este estudio, el candidato con la mayor puntuación de antigenicidad fue distinto de los que presentaron las energías de unión a receptores más favorables. La selección de candidatos requiere considerar varios indicadores en conjunto. Además de la respuesta de anticuerpos predicha para Pattern 3, deben tenerse en cuenta su incertidumbre estructural y su baja solubilidad predicha. Estas comparaciones pueden ayudar a priorizar experimentos posteriores, pero todavía no ofrecen una base para determinar si el candidato podría sustituir a la BCG o prevenir la tuberculosis en personas.