Viral Truths
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Renewed focus on vaccine development

By Sherry Mazzocchi

As the number of worldwide Covid-19 cases climbs ever higher, the world waits for an answer.

This week Pfizer and BioNTech announced a vaccine that is reportedly 90 percent effective. The vaccine must be taken in two doses and no one knows exactly how long it lasts, but it is welcome news. After approval by the Food and Drug Administration (FDA), it could be administered as soon as January to people at highest risk—health care workers.

Pfizer is just one of several pharmaceutical companies racing to develop a vaccine that could prevent millions—possibly billions—of people getting sick and dying from Covid-19. There are currently over 90 vaccines in development. The FDA also just approved a drug made by Eli Lily & Co. that was similar to the drug President Donald Trump received during his illness.

Covid-19 is one of a family of viruses called Coronavirus. According to Dr. Magdalena E. Sobieszczyk, Chief of Infectious Diseases at Columbia University Irving Medical Center (CUIMC), these viruses have emerged over the past two decades as pathogenic strains causing severe illnesses in humans. One of the first, noticed in 2002, was Middle East Respiratory Syndrome, or SARS. Covid-19 is a new strain and closely related to SARS. Like SARS, it is a single stranded RNA virus with a protein membrane. The proteins form the characteristic spiked crown (or corona) visible under microscopes. These spikes bind with receptors in human cells. Once the virus enters a cell, it takes over the cell’s mechanisms to reproduce itself.

In an October 25th talk hosted by CUIMC, Sobieszczyk outlined the body’s natural responses to infection and how this new class of vaccines seeks to mimic and improve the body’s response.

When an infection is detected, the body initiates a multi-pronged defense. One of the first responders are two types of T cells, which are a type of white blood cell. Helper T cells augments the body’s antibody response. Killer T cells recognize and destroy infected cells.

The body also develops B cells to create antibodies which further control infection. “You need both,” Sobieszczyk said. “You need the cellular immune responses and the antibody responses.”

Everyone’s T and B cell responses are different. One big question, Sobieszczyk said, is how much susceptibility to infection do people have immediately after antibody responses. “What happens in a reinfection?” she asked. Recent reports show a decline in antibodies in people who have recovered from Covid-19.

“But one thing we need to keep in mind is that this decline in antibodies and T cell responses happens in every viral infection,” she said. Even though antibody levels decline, a memory response is maintained by long-lived plasma cells stored in bone marrow. “And they are capable of secreting antibodies, even in the absence of an acute infection.”

It’s unclear how long these cells “remember” how to fight off infections. “We don’t really know how durable the protected immunity is to subsequent infection. Data are still accumulating, but there is some encouraging evidence,” she said. “It’s plausible that even if reinfection would occur, it would be milder.”

A vaccine that Moderna tested on monkeys exposed to Covid-19 showed a higher level of antibody response than people who recovered from natural infections. Not only were antibodies higher, viral reproductions were also lower.

Sobieszczyk said vaccines have three stages of clinical trials. Phase One tests safety and tolerability and then proceeds to animal testing. About 100 people are tested during this phase. Phase Two identifies the maximum tolerated dose and identifies immune responses and is tested on a few hundred people. Normally phases run sequentially and take two to three years each to complete. Phase Three looks at whether or not the vaccine can actually prevent infection and if it can reduce the severity of the disease. Phase Three is typically the longest phase and involves anywhere between 30,000 to 60,000 people. Only after that does the FDA review data for approval.

But time is of the essence in a pandemic. So, all of the testing phases overlap and occur at an accelerated pace. “The entire development process is truncated but no stages or no steps are skipped,” she said.

The exciting part of developing these vaccines, according to Sobieszczyk, is understanding the genomics of the virus and creating a structural based antigen and undertaking protein engineering to make vaccines with speed and precision. “That’s been augmented by this unprecedented mobilization of resources that has happened in the last eight months or so.”

Most of the vaccines under development require two doses, taken about three or four weeks apart. “Two doses are necessary to produce that sort of robust antibody and cellular response,” she said.

Since January 2020, more than 1.2 million people have died from the virus in the U.S. While New York City saw horrendous numbers of people dying from Covid-19 during the spring and summer months, public health officials warn that the worst is yet to come. In the U.S. the number of daily infections has reached 100,000 for several days straight. The total number of infected people in the U.S. is now over 10 million. It reached that astonishing number only 10 days after the 9 million mark.

“There are several challenges that have to be addressed prior to optimizing the impact of the future Covid-19 vaccines and that includes equitable access and ensuring public trust in the process,” said Sobieszczyk. “Still some work ahead of us, but a lot of progress has been made in a mere eight to nine months, which is quite inspiring.”

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Enfoque renovado en el desarrollo de vacunas

Por Sherry Mazzocchi

A medida que aumenta el número de casos de Covid-19 en todo el mundo, el mundo espera una respuesta.

Esta semana, Pfizer y BioNTech anunciaron una vacuna que, según los informes, tiene una efectividad del 90 por ciento. La vacuna debe tomarse en dos dosis y nadie sabe exactamente cuánto dura, pero es una buena noticia. Después de la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés), podría administrarse en enero a las personas con mayor riesgo: los trabajadores de la salud.

Pfizer es solo una de varias compañías farmacéuticas que compiten por desarrollar una vacuna que podría evitar que millones, posiblemente miles de millones, de personas se enfermen y mueran a causa de la Covid-19. Actualmente hay más de 90 vacunas en desarrollo. La FDA también acaba de aprobar un medicamento elaborado por Eli Lily & Co, similar al medicamento que recibió el presidente Donald Trump durante su enfermedad.

La Covid-19 pertenece a una familia de virus llamados Coronavirus. De acuerdo con la Dra. Magdalena E. Sobieszczyk, jefa de Enfermedades Infecciosas del Centro Médico Irving de la Universidad Columbia (CUIMC, por sus siglas en inglés), estos virus han surgido en las últimas dos décadas como cepas patógenas que causan enfermedades graves en los seres humanos. Uno de los primeros, notado en 2002, fue el síndrome respiratorio de Oriente Medio o SARS. Covid-19 es una nueva cepa y está estrechamente relacionada con el SARS. Al igual que el SARS, es un virus de ARN de cadena simple con una membrana proteica. Las proteínas forman la característica corona puntiaguda visible bajo el microscopio. Estos picos se unen a los receptores de las células humanas. Una vez que el virus entra en una célula, se hace cargo de los mecanismos de la célula para reproducirse.

En una charla del 25 de octubre organizada por CUIMC, Sobieszczyk describió las respuestas naturales del cuerpo a las infecciones y cómo esta nueva clase de vacunas busca imitar y mejorar la respuesta del cuerpo.

Cuando se detecta una infección, el cuerpo inicia una defensa de múltiples frentes. Uno de los primeros en responder son dos tipos de células T, que son un tipo de glóbulo blanco. Las células T colaboradoras aumentan la respuesta de anticuerpos del cuerpo. Las células T asesinas reconocen y destruyen las células infectadas.

El cuerpo también desarrolla células B para crear anticuerpos que controlan aún más la infección. “Se necesitan ambos”, dijo Sobieszczyk. “Se necesitan las respuestas inmunitarias celulares y las respuestas de anticuerpos”.

Las respuestas de las células T y B de cada persona son diferentes. Una gran pregunta, dijo Sobieszczyk, es: ¿cuánta susceptibilidad a la infección tienen las personas inmediatamente después de las respuestas de los anticuerpos, qué pasa en una reinfección?”, preguntó. Los informes recientes muestran una disminución de los anticuerpos en las personas que se han recuperado de Covid-19.

“Pero una cosa que debemos tener en cuenta es que esta disminución en los anticuerpos, y las respuestas de las células T, ocurre en todas las infecciones virales”, dijo. Aunque los niveles de anticuerpos disminuyen, las células plasmáticas de larga duración almacenadas en la médula ósea mantienen una respuesta de memoria. “Y son capaces de secretar anticuerpos, incluso en ausencia de una infección aguda”.

No está claro cuánto tiempo estas células “recuerdan” cómo combatir las infecciones. “No sabemos realmente qué tan duradera es la inmunidad protegida frente a una infección posterior. Los datos aún se están acumulando, pero hay algunas pruebas alentadoras”, dijo. “Es plausible que incluso si ocurriera una reinfección, sería más leve”.

Una vacuna que Moderna probó en monos expuestos a la Covid-19 mostró un nivel más alto de respuesta de anticuerpos que las personas que se recuperaron de infecciones naturales. No solo los anticuerpos eran más altos, las reproducciones virales también fueron más bajas.

Sobieszczyk dijo que las vacunas tienen tres etapas de ensayos clínicos. La fase uno prueba la seguridad y la tolerancia y luego procede a la experimentación con animales. Aproximadamente 100 personas se someten a pruebas durante esta fase. La Fase Dos identifica la dosis máxima tolerada e identifica las respuestas inmunes y se prueba en unos pocos cientos de personas. Normalmente, las fases se ejecutan en orden y tardan de dos a tres años en completarse. La Fase Tres analiza si la vacuna puede realmente prevenir la infección y si puede reducir la gravedad de la enfermedad. La fase tres es típicamente la fase más larga e involucra entre 30,000 y 60,000 personas. Solo después de eso, la FDA revisa los datos para su aprobación.

Pero el tiempo es fundamental en una pandemia.

Entonces, todas las fases de prueba se superponen y ocurren a un ritmo acelerado. “Todo el proceso de desarrollo está truncado, pero no se omiten etapas ni pasos”, dijo.

La parte emocionante de desarrollar estas vacunas, según Sobieszczyk, es comprender la genómica del virus y crear un antígeno de base estructural y emprender la ingeniería de proteínas para fabricar vacunas con rapidez y precisión. “Eso se ha visto aumentado por esta movilización de recursos sin precedentes que ha ocurrido en los últimos ocho meses más o menos”.

La mayoría de las vacunas en desarrollo requieren dos dosis, tomadas con tres o cuatro semanas de diferencia. “Se necesitan dos dosis para producir ese tipo de respuesta sólida de anticuerpos y células”, dijo.

Desde enero de 2020, más de 1.2 millones de personas han muerto a causa del virus en los Estados Unidos. Si bien la ciudad de Nueva York vio un número terrible de personas que murieron por Covid-19 durante los meses de primavera y verano, los funcionarios de salud pública advierten que lo peor está por venir. En los Estados Unidos, el número de infecciones diarias ha llegado a 100,000 durante varios días seguidos. El número total de personas infectadas en el país supera ahora los 10 millones. Alcanzó ese asombroso número solo 10 días después de la marca de los 9 millones.

“Hay varios desafíos que deben abordarse antes de optimizar el impacto de las futuras vacunas contra la Covid-19 y eso incluye el acceso equitativo y garantizar la confianza del público en el proceso”, dijo Sobieszczyk. “Aún queda mucho trabajo por delante, pero se ha avanzado mucho en tan solo ocho o nueve meses, lo cual es bastante inspirador”.