Las vacunas pueden dividirse en varios tipos diferentes, pero en última instancia funcionan según el mismo principio. Se trata de estimular la respuesta inmunitaria para que reconozca un patógeno (un organismo causante de la enfermedad) o una parte de un patógeno. Una vez que el sistema inmunitario ha sido entrenado para reconocerlo, si el cuerpo se expone posteriormente al patógeno, éste será eliminado del organismo. En concreto, el sistema inmunitario reconoce «antígenos» extraños, partes del patógeno en su superficie o en su interior, que no se encuentran normalmente en el organismo.
Vacunas contra el patógeno completo
El método más antiguo y conocido de vacunación consiste en utilizar el patógeno completo causante de la enfermedad en una vacuna para producir una respuesta inmunitaria similar a la observada durante la infección natural. Utilizar el patógeno en su estado natural causaría una enfermedad activa y podría ser potencialmente peligroso para el individuo que la recibiera y arriesgarse a que la enfermedad se extendiera a otros. Para evitar esto, las vacunas modernas utilizan patógenos que han sido alterados.
Vacunas vivas atenuadas
Las vacunas vivas atenuadas contienen bacterias o virus enteros que han sido «debilitados» (atenuados) para que creen una respuesta inmunitaria protectora pero no causen la enfermedad en personas sanas. En el caso de la mayoría de las vacunas modernas, este «debilitamiento» se consigue mediante la modificación genética del patógeno, ya sea un fenómeno natural o una modificación introducida específicamente por los científicos.
Las vacunas vivas suelen crear una respuesta inmunitaria fuerte y duradera e incluyen algunas de nuestras mejores vacunas. Sin embargo, las vacunas vivas pueden no ser adecuadas para las personas cuyo sistema inmunitario no funciona, ya sea debido a un tratamiento farmacológico o a una enfermedad subyacente. Esto se debe a que los virus o bacterias debilitados podrían, en algunos casos, multiplicarse demasiado y causar enfermedades en estas personas.
Vacunas vivas atenuadas utilizadas en el calendario del Reino Unido:
- Vacuna contra el rotavirus
- Vacuna contra el MMR
- Vacuna contra la gripe nasal
- Vacuna contra el sarampión
- Varicela vacuna contra la varicela (sólo para grupos especiales)
- Vacuna BCG contra la tuberculosis (sólo para grupos especiales)
Vacunas vivas para viajes utilizadas en el Reino Unido:
- Vacuna contra la fiebre amarilla
- Vacuna oral contra la fiebre tifoidea (no la vacuna inyectada)
Vacunas inactivadas
Las vacunas inactivadas contienen bacterias o virus enteros que han sido eliminados o han sido alterados, de modo que no pueden replicarse. Como las vacunas inactivadas no contienen bacterias o virus vivos, no pueden causar las enfermedades contra las que protegen, incluso en personas con sistemas inmunitarios muy debilitados. Sin embargo, las vacunas inactivadas no siempre crean una respuesta inmunitaria tan fuerte o duradera como las vacunas vivas atenuadas.
Vacunas «enteras muertas» utilizadas en el calendario del Reino Unido:
- Vacuna antipoliomielítica inactivada o IPV (en la vacuna 6 en 1, refuerzo preescolar, vacuna de refuerzo para adolescentes y vacuna contra la tos ferina en el embarazo)
- Algunas vacunas antigripales inactivadas que se describen como «virión dividido»
- Vacuna contra la hepatitis A (sólo para grupos especiales)
Ejemplos de vacunas de viaje «enteras muertas» utilizadas en el Reino Unido:
- Vacuna contra la rabia
- Vacuna contra la encefalitis japonesa
Vacunas de subunidades
La mayoría de las vacunas del calendario del Reino Unido son vacunas de subunidades que no contienen ninguna bacteria o virus enteros. En su lugar, estas vacunas suelen contener uno o más antígenos específicos (o «banderas») de la superficie del patógeno. La ventaja de las vacunas de subunidades sobre las vacunas de patógenos enteros es que la respuesta inmunitaria puede centrarse en el reconocimiento de un pequeño número de objetivos de antígenos («banderas»).
Las vacunas de subunidades no siempre crean una respuesta inmunitaria tan fuerte o duradera como las vacunas vivas atenuadas. Suelen requerir dosis repetidas inicialmente y dosis de refuerzo en los años siguientes. A menudo se añaden adyuvantes a las vacunas de subunidades. Se trata de sustancias que ayudan a reforzar y prolongar la respuesta inmunitaria a la vacuna. Como resultado, las reacciones locales comunes (como el dolor de brazo) pueden ser más notables y frecuentes con este tipo de vacunas.
Vacunas de proteínas recombinantes
Las vacunas recombinantes se elaboran utilizando células bacterianas o de levadura para fabricar la vacuna. Se toma un pequeño trozo de ADN del virus o bacteria contra el que se quiere proteger y se inserta en las células de fabricación. Por ejemplo, para fabricar la vacuna contra la hepatitis B, parte del ADN del virus de la hepatitis B se inserta en el ADN de células de levadura. Estas células de levadura son entonces capaces de producir una de las proteínas de superficie del virus de la hepatitis B, y ésta se purifica y se utiliza como ingrediente activo de la vacuna.
La mayoría de las vacunas del calendario del Reino Unido son vacunas de subunidades que no contienen bacterias o virus enteros. («Acelular» significa «que no contiene células enteras»). En cambio, este tipo de vacunas contienen polisacáridos (azúcares) o proteínas de la superficie de las bacterias o los virus. Estos polisacáridos o proteínas son las partes que nuestro sistema inmunitario reconoce como «extrañas», y se denominan antígenos. Aunque la vacuna sólo contenga unas pocas de las miles de proteínas de una bacteria, son suficientes por sí mismas para desencadenar una respuesta inmunitaria que puede proteger contra la enfermedad.
Vacunas recombinantes utilizadas en el calendario del Reino Unido:
- Vacuna contra la hepatitis B (en la vacuna 6 en 1 y como vacuna separada contra la hepatitis B)
- Vacuna contra el VPH
- Vacuna contra el MenB. Contiene proteínas de la superficie de la bacteria meningocócica. Tres de las proteínas se fabrican con tecnología recombinante.
Vacunas contra toxinas
Algunas bacterias liberan toxinas (proteínas venenosas) cuando atacan al organismo, y es contra las toxinas y no contra la propia bacteria contra lo que queremos estar protegidos. El sistema inmunitario reconoce estas toxinas del mismo modo que reconoce otros antígenos de la superficie de las bacterias, y es capaz de organizar una respuesta inmunitaria contra ellas. Algunas vacunas se fabrican con versiones inactivadas de estas toxinas. Se llaman «toxoides» porque se parecen a las toxinas pero no son venenosas. Desencadenan una fuerte respuesta inmunitaria.
Vacunas tóxicas utilizadas en el calendario del Reino Unido:
- Vacuna contra la difteria (en la vacuna 6 en 1, refuerzo preescolar, refuerzo adolescente y vacuna contra la tos ferina en el embarazo)
- Vacuna contra el tétanos (en la vacuna 6 en 1, vacuna de refuerzo preescolar, vacuna de refuerzo para adolescentes y vacuna contra la tos ferina en el embarazo)
- Vacuna contra la tos ferina (en la vacuna 6 en 1, vacuna de refuerzo preescolar y vacuna contra la tos ferina en el embarazo). Contiene toxoide de la tos ferina, junto con proteínas de la superficie de la bacteria de la tos ferina. Suele denominarse vacuna «acelular».
Vacunas conjugadas
«Conjugada» significa «conectada» o «unida». Con algunas bacterias, para obtener protección de una vacuna es necesario entrenar al sistema inmunitario para que responda a los polisacáridos (azúcares complejos en la superficie de las bacterias) en lugar de a las proteínas. Pero en los primeros tiempos de las vacunas de polisacáridos se descubrió que no funcionaban bien en bebés y niños pequeños.
Los investigadores descubrieron que funcionaban mucho mejor si el polisacárido estaba unido (conjugado) a algo más que creara una fuerte respuesta inmunitaria. En la mayoría de las vacunas conjugadas, el polisacárido está unido a la proteína del toxoide de la difteria o del tétanos (véase «Vacunas toxoides» más arriba). El sistema inmunitario reconoce estas proteínas con mucha facilidad y esto ayuda a generar una respuesta inmunitaria más fuerte al polisacárido.
En las hojas de información del producto, el toxoide diftérico se denomina a menudo «proteína portadora CRM197», porque es casi lo mismo que el toxoide diftérico pero no del todo.
Vacunas conjugadas utilizadas en el calendario del Reino Unido:
- Vacuna contra la Hib (en la vacuna 6 en 1 y en la vacuna contra la Hib/MenC), que contiene un polisacárido unido al toxoide tetánico
- Vacuna contra la MenC (en la vacuna contra la Hib/MenC), que contiene un polisacárido unido al toxoide tetánico
- VCP (vacuna antineumocócica infantil), que contiene polisacáridos de la superficie de 13 tipos de la bacteria que causa la enfermedad neumocócica unidos al toxoide diftérico (CRM197)
- MenACWY, que contiene polisacáridos de la superficie de cuatro tipos de bacterias causantes de la enfermedad meningocócica unidos al toxoide diftérico o tetánico
También existe una vacuna conjugada contra la fiebre tifoidea, denominada vacuna conjugada contra la fiebre tifoidea (TCV). Esta vacuna demostró ser eficaz en un estudio dirigido por el Oxford Vaccine Group, y está recomendada por la OMS para proteger a los niños de la fiebre tifoidea en regiones endémicas como Nepal y Bangladesh.
Partículas similares a los virus
Las partículas similares a los virus (VLP) son moléculas que se parecen mucho a los virus, pero no son infecciosas porque no contienen material genético viral. Pueden producirse de forma natural o sintetizarse mediante la expresión individual de proteínas estructurales virales, que luego pueden autoensamblarse en la estructura similar a un virus. En algunos casos, los antígenos de una vacuna VLP son las propias proteínas estructurales virales. Alternativamente, las VLP pueden ser fabricadas para presentar antígenos de otro patógeno en la superficie, o incluso múltiples patógenos a la vez. Como cada VLP tiene múltiples copias de un antígeno en su superficie, es más eficaz para estimular una respuesta inmunitaria que una sola copia. En algunos casos, las proteínas estructurales de la VLP pueden actuar como adyuvantes, ayudando a reforzar la respuesta inmunitaria al antígeno objetivo primario.
Actualmente se utilizan en todo el mundo un puñado de vacunas basadas en VLP:
- Vacuna contra la hepatitis B
- Vacuna contra el VPH
Vacunas OMV
Las vesículas de membrana externa (OMV) son producidas de forma natural por las bacterias y son esencialmente una ampolla de la membrana celular externa bacteriana. Contienen muchos de los antígenos que se encuentran en la membrana celular, pero es una partícula no infecciosa. En el laboratorio, estas OMV pueden extraerse de las bacterias para utilizarlas como vacunas. Los OMV también pueden modificarse para eliminar los antígenos tóxicos y mantener los antígenos adecuados para estimular una respuesta inmunitaria. Los OMV también actúan naturalmente como adyuvantes. Se trata de una tecnología de vacunas más reciente, por lo que hay pocos ejemplos autorizados:
- Vacuna MenB (vacuna contra el meningococo B)
Vacunas de ácido nucleico
Las vacunas de ácido nucleico funcionan de forma diferente a otras vacunas, ya que no suministran el antígeno proteico al organismo. En su lugar, proporcionan las instrucciones genéticas del antígeno a las células del cuerpo y, a su vez, las células producen el antígeno, lo que estimula una respuesta inmunitaria. Las vacunas de ácido nucleico son rápidas y fáciles de desarrollar, y son muy prometedoras para el desarrollo de vacunas en el futuro.
Vacunas de ARN
Las vacunas de ARN utilizan ARNm (ARN mensajero) dentro de una membrana lipídica (grasa). Esta cubierta de grasa protege al ARNm cuando entra por primera vez en el cuerpo, y también le ayuda a entrar en las células al fusionarse con la membrana celular. Una vez que el ARNm está dentro de la célula, la maquinaria de ésta lo traduce en la proteína del antígeno. Este ARNm suele durar unos días, pero en ese tiempo se fabrica suficiente antígeno para estimular una respuesta inmunitaria. A continuación, el organismo lo descompone y elimina de forma natural. Las vacunas de ARN no son capaces de combinarse con el código genético humano (ADN).
Hay dos vacunas de ARN autorizadas para uso de emergencia en el Reino Unido en la actualidad. Las vacunas Pfizer BioNTech y Moderna COVID-19 son ambas vacunas de ARN.
Vacunas de ADN
El ADN es más estable que el ARNm, por lo que no requiere la misma protección inicial. Las vacunas de ADN suelen administrarse junto con una técnica llamada electroporación. Esta técnica utiliza ondas electrónicas de bajo nivel para permitir que las células del organismo absorban la vacuna de ADN. El ADN debe traducirse a ARNm dentro del núcleo celular antes de que pueda traducirse posteriormente a antígenos proteicos que estimulen una respuesta inmunitaria.
Actualmente no hay vacunas de ADN autorizadas, pero hay muchas en desarrollo.
Vacunas vectoriales virales
Al igual que las vacunas de ácido nucleico, las vacunas vectoriales virales son una tecnología más reciente, que utiliza virus inofensivos para entregar el código genético de los antígenos de la vacuna objetivo a las células del cuerpo, de modo que puedan producir antígenos proteicos para estimular una respuesta inmunitaria. Las vacunas vectoriales virales se cultivan en líneas celulares y pueden desarrollarse rápida y fácilmente a gran escala. Las vacunas vectoriales virales son significativamente más baratas de producir en la mayoría de los casos en comparación con las vacunas de ácido nucleico y muchas vacunas de subunidades.
Los vectores virales replicantes
conservan la capacidad de fabricar nuevas partículas virales junto con la entrega del antígeno de la vacuna cuando se utilizan como plataforma de entrega de la misma. Al igual que con las vacunas de patógenos vivos atenuados, esto tiene la ventaja inherente, como virus replicante, de que puede proporcionar una fuente continua de antígeno vacunal durante un período de tiempo prolongado en comparación con las vacunas no replicantes, y por lo tanto es probable que produzca una respuesta inmune más fuerte. Una sola vacuna puede ser suficiente para dar protección.
Los vectores virales replicantes suelen seleccionarse de forma que los propios virus sean inofensivos, o estén atenuados, de forma que mientras infecten al huésped no puedan causar la enfermedad. A pesar de ello, como sigue habiendo replicación viral, hay una mayor probabilidad de que se produzcan efectos adversos leves (reacciones) con estas vacunas.
Una vacuna para prevenir el ébola llamada Ervebo (rVSV-ZEBOV) utiliza un virus de la estomatitis vesicular recombinante. Esta vacuna fue aprobada en toda Europa para su uso en 2019, y se ha utilizado en múltiples brotes de ébola para proteger a más de 90.000 personas. La vacuna se ha utilizado principalmente en la «vacunación en anillo», en la que se vacuna a los contactos cercanos de una persona infectada para evitar la propagación del virus.
Vectores virales no replicantes
Los vectores virales no replicantes no conservan la capacidad de hacer nuevas partículas virales durante el proceso de entrega del antígeno de la vacuna a la célula. Esto se debe a que los genes virales clave que permiten al virus replicarse han sido eliminados en el laboratorio. Esto tiene la ventaja de que la vacuna no puede causar la enfermedad y se reducen los eventos adversos asociados a la replicación del vector viral. Sin embargo, el antígeno de la vacuna sólo puede producirse mientras la vacuna inicial permanece en las células infectadas (unos pocos días). Esto significa que la respuesta inmunitaria suele ser más débil que con los vectores virales replicantes y es probable que se necesiten dosis de refuerzo.
La Agencia Europea del Medicamento autorizó el uso de una vacuna vectorial viral desarrollada para prevenir el ébola en julio de 2020. La vacuna Oxford-AstraZeneca COVID-19 que fue aprobada para uso de emergencia por la MHRA en diciembre de 2020, también utiliza un vector viral no replicante llamado ChAdOx1.
Este diagrama muestra cómo funciona la vacuna Oxford-AstraZeneca COVID-19: