Terapia génica con vectores virales: tipos, mecanismos y sistemas single-use en la cadena de producción

La terapia génica ha pasado de ser un campo experimental a una realidad clínica consolidada. Hoy existen medicamentos basados en vectores virales aprobados por las autoridades competentes para enfermedades que hasta hace poco carecían de tratamiento eficaz. Detrás de cada uno de estos productos hay una cadena de fabricación compleja, con requisitos técnicos y regulatorios exigentes, y altamente dependiente de la elección de las plataformas de producción adecuadas.

Qué es la terapia génica y cómo actúan los vectores virales sobre el genoma

Un vector viral es un virus modificado genéticamente para eliminar su capacidad de replicación autónoma y convertirlo en un vehículo de transferencia genética. Según su naturaleza, pueden ser integrativos o no integrativos, y se utilizan tanto en estrategias in vivo (administrados directamente al paciente para alcanzar el tejido diana) como ex vivo, donde modifican células fuera del organismo antes de ser reinfundidas.

La terapia génica utiliza vectores virales como vehículos de transferencia genética para introducir, silenciar o editar secuencias específicas en células diana. El mecanismo de acción sobre el genoma varía según el tipo de vector: los integrativos (como los lentivirales o retrovirales) incorporan el transgén de forma estable en el ADN del huésped, garantizando expresión a largo plazo pero con riesgo potencial de mutagénesis insercional. Los no integrativos (como los virus adenoasociados, AAV, o los adenovirus) mantienen el genoma terapéutico predominantemente en forma episomal, lo que reduce ese riesgo pero puede comprometer la durabilidad de la expresión en tejidos con alta tasa de división celular.

Tipos de vectores virales en terapia génica: AAV, lentivirales, retrovirales y adenovirales

Cada tipo de vector presenta un perfil técnico diferenciado que lo hace más o menos adecuado según la indicación, el tejido diana, la necesidad de integración estable y el volumen de producto requerido.

• Los vectores AAV son la plataforma dominante en estrategias in vivo. Su pequeño tamaño (20 nm), amplio tropismo serótipo-dependiente, capacidad de transducir células en división y en reposo, y baja inmunogenicidad los posicionan como el vector de referencia en enfermedades monogénicas. La principal limitación es su capacidad de empaquetamiento, inferior a 5 kb, lo que exige un diseño compacto del casete de expresión. 

• Los vectores lentivirales se integran de forma estable en el genoma del huésped, incluyendo células en reposo, lo que los hace especialmente adecuados para estrategias ex vivo sobre células madre hematopoyéticas o linfocitos T. Su capacidad de carga de hasta 9 kb y la posibilidad de expresar múltiples transgenes desde un único vector amplían su versatilidad. Son la plataforma preferente en terapias CAR-T para neoplasias hematológicas.

• Los vectores retrovirales integran establemente el transgén, pero solo en células en división activa. Fueron los primeros utilizados en ensayos clínicos de terapia génica para inmunodeficiencias combinadas graves. El riesgo de mutagénesis insercional ha impulsado el desarrollo de vectores de tercera generación con elementos de autoinactivación.

• Los vectores adenovirales ofrecen una eficiencia de transducción muy elevada, amplio tropismo tisular y una gran capacidad de carga (hasta 37 kb). La expresión es transitoria al no integrarse en el genoma, lo que los hace idóneos para vacunas y terapias oncolíticas, aunque su inmunogenicidad limita las aplicaciones de expresión sostenida.

En la práctica, los vectores AAV y lentivirales concentran la mayor parte del desarrollo clínico activo en terapias avanzadas. Los primeros por su idoneidad para estrategias in vivo en indicaciones monogénicas; los segundos por su consolidada posición en terapias celulares ex vivo donde la integración estable del transgén es un requisito.

Tabla 1. Ventajas y limitaciones de las diferentes clases de vectores virales. Adaptada de: Hurnikova J, Venkatesan JK, Liu W, Madry H, Cucchiarini M, Petrovova E. Viral vector research in human gene therapy: Basic principles, alternative evaluation models, and clinical applications. SLAS Technol. 2026 May;38:100404

Etapas de la cadena de producción de vectores virales: upstream, downstream y formulación

La cadena de fabricación de vectores virales se estructura en tres bloques secuenciales:

1- En la fase upstream se expande el banco celular, se transfectan las células productoras y se propaga el vector en el biorreactor. Es en esta etapa donde se establecen las condiciones que determinan el rendimiento y la calidad del vector: densidad celular, pH, oxígeno disuelto, temperatura… Por otro lado, la elección del formato de cultivo condiciona directamente la escalabilidad del proceso y el perfil de impurezas que deberá gestionarse en las etapas posteriores. 

2- En downstream se clarifican, concentran y purifican los vectores mediante cromatografía y filtración en flujo tangencial. En vectores AAV, la separación de cápsides llenas frente a vacías es uno de los pasos más exigentes, con impacto directo sobre la potencia del producto. En vectores lentivirales, la purificación debe mantener la infectividad del vector a lo largo de todo el proceso, lo que requiere una gestión cuidadosa de cada etapa de transferencia y concentración.

3- La formulación y el llenado final cierran la cadena. En terapias avanzadas, este paso exige condiciones estrictas de asepsia y criopreservación para preservar la viabilidad celular del producto hasta su administración al paciente.

Sistemas single-use específicos para la producción de vectores AAV y lentivirales: biorreactores, bolsas y criterios de selección

En entornos actuales de buenas prácticas de laboratorio (GMP, por sus siglas en inglés), la tendencia dominante apunta hacia sistemas desechables en todas las etapas. Estudios recientes indican que el acero inoxidable puede afectar negativamente a la infectividad de los vectores AAV, lo que refuerza la implementación de esta estrategia desde la fase de cultivo inicial hasta el llenado final:

• Los biorreactores de un solo uso se han consolidado como solución preferente para escalar la producción de vectores lentivirales y AAV hasta 2.000 L.

• Las bolsas para bioprocesos de terapia génica en configuraciones 2D y 3D permiten gestionar medios de cultivo, inóculos y cosechas en condiciones de esterilidad, sin exposición al ambiente y sin necesidad de ciclos de limpieza y esterilización (CIP/SIP, por sus siglas en inglés). 

• Los assemblies y manifolds preensamblados completan este circuito, adaptando el flujo a cada fase y reduciendo los puntos de apertura entre cambios de producto. 

• En la etapa de formulación, los sistemas automatizados de llenado en circuito cerrado combinan formulación y llenado en una sola fase, preservando la viabilidad celular y la potencia del vector hasta su uso. 

La selección de componentes single-use para la producción de vectores virales no puede basarse únicamente en criterios operativos. La compatibilidad biológica del material con el vector y la línea celular debe estar respaldada; la robustez mecánica de cada componente debe garantizar su integridad durante toda la duración del proceso y la regulación de terapias génicas exige que cada componente del circuito pueda ser cualificado, documentado y rastreado lote a lote.

La integración de sistemas single-use en el proceso completo permite, además, diseñar instalaciones multiproducto con mayor flexibilidad, donde el cambio de vector o de indicación no requiere largos periodos de revalidación de la infraestructura.

En Bexen Bioservices contamos con soluciones para toda la cadena de producción de vectores virales: bolsas para bioprocesos en configuraciones 2D y 3D, assemblies y manifolds configurables, y sistemas de llenado automatizados compatibles con criobolsas y viales criogénicos de sistema cerrado. Todos nuestros componentes se suministran con la documentación técnica necesaria para entornos GMP. 

Si estás desarrollando o escalando un proceso de terapia génica, hablemos.

Referencias

Bulcha JT, Wang Y, Ma H, Tai PWL, Gao G. Viral vector platforms within the gene therapy landscape. Signal Transduct Target Ther. 2021 Feb 8;6(1):53. doi: 10.1038/s41392-021-00487-6

Challener CA. Single-Use Technologies Prove Effective for Viral Vector Process Development. BioPharm International. 2021;34(8):12–19. Disponible en: https://www.biopharminternational.com/view/single-use-technologies-prove-effective-for-viral-vector-process-development 

Hurnikova J, Venkatesan JK, Liu W, Madry H, Cucchiarini M, Petrovova E. Viral vector research in human gene therapy: Basic principles, alternative evaluation models, and clinical applications. SLAS Technol. 2026 May;38:100404. doi: 10.1016/j.slast.2026.100404