Un model matemàtic de la UPF podria ajudar a millorar el disseny de vacunes

Un grup d’investigadors de la UPF i de l’Institut Marchuk de Matemàtiques Numèriques de Moscou, Rússia, dirigit per Andreas Meyerhans i Gennady Bocharov, han publicat un estudi que conclou que determinats dissenys de vacunes poden multiplicar i no només sumar l’acció conjunta dels anticossos i les cèl·lules T davant dels virus. Els investigadors han utilitzat un model matemàtic per a comprendre millor la resposta immune contra els virus. Això podria contribuir a millorar el disseny de vacunes i simplificar els desafiaments tècnics del procés.

Els virus són paràsits intracel·lulars que necessiten cèl·lules hoste per a multiplicar-se. Per tant, per a que un virus infecti a un ésser humà, ha de tenir accés a algunes de les cèl·lules del cos que permetran la seva multiplicació. Els virus de la progènie s’acoblaran dins les cèl·lules infectades i, un cop alliberats, infectaran altres cèl·lules diana de l’entorn. Si no hi ha una resposta immune que contraresti el virus, aquest continuarà propagant-se i causant dany.

Les vacunes són la millor manera de proporcionar a un hoste immunitat específica contra el virus, de manera que podrà mantenir un virus infecciós per sota dels nivells patogènics. Per a aconseguir-ho, les vacunes poden induir anticossos que ajuden a neutralitzar els virus lliures. D’altra banda, també indueixen cèl·lules T citotòxiques específiques, que mataran a les cèl·lules infectades i, per tant, reduiran el nombre de cèl·lules productores de virus.

Si bé aquestes dues parts de la resposta immune es consideren importants per a l’eficàcia de la vacuna, no se sap del tot com cooperen i si les seves accions són additives. L’equip d’investigadors ha abordat aquestes qüestions examinant la contribució dels anticossos i les cèl·lules T citotòxiques utilitzant un model que té en compte la dinàmica de la infecció per virus. Mostren que aquests dos factors de control primaris de la infecció vírica estan cooperant de forma multiplicativa en lloc d’additiva. Encara que aquesta relació pot semblar força abstracta, té conseqüències molt pràctiques per al desenvolupament de vacunes.

Per exemple, si una vacuna vírica per a ser eficaç necessita augmentar la resposta immunitària bàsica en un factor de 10.000, es poden seguir dues estratègies diferents. O s’augmenten els anticossos o les cèl·lules T citotòxiques en un factor de 10.000 o s’augmenta cadascuna d’aquestes respostes només en un factor de 100. Això últim podria ser més fàcil d’obtenir en termes pràctics i, per tant, proporcionar als desenvolupadors de vacunes diferents opcions en el seu disseny.

Tot i que aquestes consideracions es basen només en bases teòriques i necessiten validació experimental, estan apareixent les primeres dades en aquesta direcció. “Esperem que el nostre treball conceptual ajudi positivament al disseny de vacunes”, diu Bocharov. I Meyerhans, l’últim autor de l’estudi, afegeix que “aquestes consideracions poden ajudar a simplificar els desafiaments tècnics de les noves vacunes i, per tant, tenir algun ús pràctic per a la cura de la salut”.