ARN mensajero, la molécula estrella de las vacunas contra el COVID-19

Aunque la técnica fue descubierta hace 30 años, recién frente a esta pandemia ha logrado el mayor éxito y desarrollo con las dos primeras vacunas aprobadas para prevenir el coronavirus en Estados Unidos

Las nuevas técnicas genéticas en medicina posibilitaron el desarrollo de la vacuna contra COVID-19 (Shutterstock)
Las nuevas técnicas genéticas en medicina posibilitaron el desarrollo de la vacuna contra COVID-19 (Shutterstock)

Sin dudas, el avance científico del 2020 han sido las vacunas que se han elaborado para enfrentar al nuevo coronavirus SARS-CoV-2 que generó la enfermedad pandémica COVID-19 que ya infectó a más de 80 millones de personas y mató a otras 1,7 millones en todo el mundo.

Pero si hablamos de que las vacunas ha sido lo más importante a nivel científico-médico, el desarrollo de las inoculaciones mediante edición genética han sido las estrellas de este nuevo arma para enfrentar al COVID-19. Y aunque estos desarrollos parezcan nuevos, la técnica que llevaron adelante los laboratorios Pfizer y Moderna, tiene 30 años. Así lo demostró un equipo del departamento de Pediatría de la Universidad de Wisconsin, Madison, que publicó en Science una prueba en la que una inyección directa del ARNm en el músculo de los ratones causaba que las células leyeran el gen que se hubiera incorporado en el mismo, utilizando genes de varios productos fácilmente detectables, como la luciferasa, la proteína que hace brillar a las luciérnagas.

La tecnología del ARN mensajero que utilizan las vacunas lleva instrucciones de ADN para que las células del cuerpo humano generen ciertas proteínas protectoras, (Shutterstock)
La tecnología del ARN mensajero que utilizan las vacunas lleva instrucciones de ADN para que las células del cuerpo humano generen ciertas proteínas protectoras, (Shutterstock)

Las vacunas de Pfizer y Moderna no llevan el gen de la luciferasa, sino el de la espiga o llave del SARS-CoV-2. De esta manera, el ARNm se introduce en nuestras células, y nuestro organismo comienza a producir esta proteína para exponerla en su superficie para que nuestro sistema inmune la reconozca y mate al invasor una vez que el cuerpo se infecte con el virus real.

Al día de hoy, las dos vacunas contra el nuevo coronavirus que han mostrado una mayor eficacia y cuyos informes se han publicado en revistas científicas revisadas por pares o han logrado la aprobación de importantes agencias regulatorias médicas en el mundo, se basan en esta molécula, en concreto en un subtipo conocido como ARN mensajero que concretamente tiene como objetivo transmitir el mensaje de la vida contenido en el ADN y convertirlo en todas las proteínas que nos permiten respirar, pensar, movernos, vivir. Esta molécula es tan importante que muchos científicos creen que con ella la vida pudo comenzar en la Tierra, hace más de 3.000 millones de años. Y que hoy es una de las principales armas para sacar al mismo planeta de la peor pandémica de los últimos años.

La tecnología del ARN mensajero que utilizan las vacunas lleva instrucciones de ADN para que las células del cuerpo humano generen ciertas proteínas protectoras, generando una eficacia del 95% frente al virus SARS-CoV-2 en siete días después de la segunda dosis de vacuna y 28 días después de la primera. La vacuna, según especificaron desde las compañías, fue en general bien tolerada, aunque en algunos casos causó fiebres y dolores locales donde fue inyectada, pero sin que se detectase ninguna reacción grave.

Cómo funciona

Todas las vacunas tienen el mismo objetivo: entrenar el sistema inmunológico para que reconozca el coronavirus y así elevar sus defensas de forma preventiva, con el fin de neutralizar el virus real de producirse el contagio.

Las vacunas convencionales se pueden elaborar a partir de virus inactivos (como polio o la gripe), atenuados (sarampión, fiebre amarilla) o simplemente proteínas llamadas antígenos (hepatitis B). Pero con la de Pfizer y su socio alemán BioNTech, así como con la de la estadounidense Moderna, se inyectan en el cuerpo hebras de instrucciones genéticas bautizadas ARN mensajero, es decir, la molécula que le dice a nuestras células qué hacer. Cada célula es una minifábrica de proteínas, según las instrucciones genéticas contenidas en el ADN de su núcleo.

El ARN mensajero de la vacuna se fabrica en laboratorio. Mediante la vacuna se inserta en el cuerpo y toma el control de esta maquinaria para fabricar proteínas o antígenos específicos del coronavirus: sus “espículas”, esas puntas tan características que están en su superficie y le permiten adherirse a las células humanas para penetrarlas.

Estas proteínas, inofensivas en sí mismas, serán liberadas por nuestras células tras recibir las instrucciones de la vacuna, y el sistema inmunológico en respuesta producirá anticuerpos. Estos anticuerpos permanecerán de guardia durante mucho tiempo -según se espera- con la facultad de reconocer y neutralizar el coronavirus en caso de que nos infecte.

“Empezó una nueva etapa del desarrollo de las vacunas. El mundo se dirige hacia las vacunas de tecnología de ARN mensajero. Todos los laboratorios del mundo que las fabrican van a tener que considerar utilizar este tipo de tecnología. Cuando entendamos sobre la precisión de lo que se está generando, no va a haber vuelta atrás”, indicó en una entrevista exclusiva con Infobae el médico genetista Jorge Dotto (M.N. 107.411), uno de los referentes en genética a nivel mundial.

Técnica inédita

Durante décadas, los científicos han soñado con las posibilidades aparentemente infinitas del ARN mensajero o ARNm personalizado. Los investigadores entendieron su papel como un libro de recetas para los billones de células del cuerpo, pero sus esfuerzos por expandir el menú han llegado a trompicones. El concepto: al hacer ajustes precisos al ARNm sintético e inyectarlo a las personas, cualquier célula del cuerpo podría transformarse en una fábrica de drogas a pedido.

“Es una tecnología totalmente revolucionaria. Con esta secuencia que recibe a nivel artificial, le damos al sistema inmune la instrucción para generar la proteína. Se trata de un nivel de precisión que nunca antes habíamos visto. Antes de la llegada de estas vacunas, la genética se comprendía como algo muy lejano, invisible y por supuesto, incomprensible. Hoy la gente entiende de qué se trata. La genética es una manera de entender mecanismos y dar soluciones. Ya no forma parte de un campo lejano y de ciencia ficción”, advirtió el prestigioso genetista.

Pero convertir la promesa científica en realidad médica ha sido más difícil de lo que muchos suponían. Aunque es relativamente fácil y rápido de producir en comparación con la fabricación de vacunas tradicionales, ninguna vacuna o fármaco de ARNm hasta ahora había obtenido la aprobación.

Trabajadores en trajes protectores realizan pruebas de ARN en especímenes dentro de un laboratorio en un centro de control y prevención de enfermedades, en Taiyuan, provincia de Shanxi, China - REUTERS
Trabajadores en trajes protectores realizan pruebas de ARN en especímenes dentro de un laboratorio en un centro de control y prevención de enfermedades, en Taiyuan, provincia de Shanxi, China - REUTERS

Almacenamiento de la vacuna

Dada la inestabilidad del ARN, existe un límite de temperatura a partir del cual la vacuna se degrada. Pero una vez que se saca la vacuna de los congeladores especiales, las dosis pueden conservarse durante 5 días en una heladera clásica, entre 2 y 8 ºC. Ello hará necesario que la logística reduzca al mínimo el margen de error para lograr que el material llegue en el momento justo y no quede almacenado tiempo de más en condiciones insuficientes. La ventaja es que con este método no hay necesidad de cultivar un patógeno en el laboratorio, porque es el organismo el que hace la tarea. Es por esta razón que estas vacunas se desarrollan más rápidamente. No se necesitan células ni huevos de gallina (como con las vacunas contra la gripe) para fabricarlas.

Con las vacunas de ARN, “todo lo que se necesita es la secuencia del antígeno”, explicó David Weissman, el inmunólogo que coinventó la técnica perfeccionada a mediados de la década de 2000 y que allanó el camino para esta tecnología.

Las vacunas de ARNm podrían preparar el terreno para utilizar esa plataforma tanto para patógenos ya conocidos como para los emergentes, pudiendo cambiar por completo el panorama vacunológico. Se están ensayando vacunas de ARNm de segunda generación que protegerían con un solo pinchazo y el haber padecido tres brotes graves de enfermedad por coronavirus en los pasados veinte años, hace vislumbrar una vacuna universal frente a coronavirus utilizando esa plataforma.

Varias dosis de la vacuna de Pfizer-BioNTech para el coronavirus en el hospital Rene-Muret en Sevran, en las afueras de Paris. 
Dic  27, 2020. Thomas Samson/Pool via REUTERS
Varias dosis de la vacuna de Pfizer-BioNTech para el coronavirus en el hospital Rene-Muret en Sevran, en las afueras de Paris. Dic 27, 2020. Thomas Samson/Pool via REUTERS

La gripe, con sus mutaciones anuales, podría ser también una buena candidata para una vacuna de ARNm que se podría producir rápidamente y a demanda”. El investigador en vacunas de ARNm, doctor Drew Weissman, comentó que se ensaya en ratones una vacuna de esa plataforma, con veinte diferentes antígenos para veinte enfermedades distintas. Teóricamente, en un día, sería posible que un niño recibiera dos pinchazos equivalentes a 50 vacunas. Ello reduciría el número y la frecuencia de los actos vacunales y aliviaría la carga laboral de los trabajadores sanitarios”.

Por su parte, el doctor Otto Yang, de la David Geffen School of Medicine de Los Ángeles, opinó en relación a las vacunas de ARN mensajero que “todas las ventajas expuestas dependerán del éxito o fracaso de las vacunas de ARN mensajero frente al SARS-CoV-2. Es toda una oportunidad para que brille esta tecnología”.

El artículo Vacunas de ARN: la más prometedora generación de vacunas, de María Coronada García Hidalgo, graduada en Biotecnología por la Universidad Pablo de Olavide, en Sevilla, España, asegura que “por su versatilidad y su bajo precio, las vacunas de ARN son especialmente interesantes para la prevención de enfermedades en las que las características moleculares varían mucho entre pacientes y a lo largo del tiempo, es decir, son un campo muy interesante en medicina personalizada”.

En tiempo récord, las vacunas con ARNmensajero han sido probadas y aplicadas
En tiempo récord, las vacunas con ARNmensajero han sido probadas y aplicadas

Y tras explicar que “habitualmente, las vacunas de ARN se pueden emplear inyectando directamente el ARNm al organismo, en células dendríticas in vitro y luego transfiriendo al organismo o inyectándose en linfocitos T in vitro y después introduciéndose en el organismo”, señaló que “son diversos campos en los que las vacunas de ARN se pueden aplicar”.

Y enumeró:

- Inmunoterapia del cáncer: tratamiento del melanoma, el cáncer de próstata, el cáncer del pulmón. Se encuentra tanto en estado preclínico como clínico. Se ha observado que el uso de las vacunas consigue que el tumor se estabilice y no crezca. Para su fabricación habría que tomar muestras de cada paciente y, a partir de las características de cada una de las células, diseñarlas.

- Vacunas para enfermedades infecciosas: En este sentido, cabe destacar especialmente la posibilidad de utilizar este tipo de vacunas de manera eficiente contra la rabia, el VIH, en definitiva, enfermedades para las que no existe un tratamiento completamente efectivo.

Por otra parte, estas vacunas podrían ser muy útiles para prevenir el virus de la influenza. Este virus, al tener una alta tasa de mutación, suele requerir una nueva vacuna convención cada año, con la mezcla de antígenos que se considere más prevalente esa temporada. No obstante, este proceso no es del todo óptimo, ya que el precio es elevado, requiere de mucho tiempo y no es completamente protectiva. Usando vacunas de ARN de una mezcla de antígeno se solucionarían muchos de estos problemas.

- Tratamiento para la alergia: con alérgenos personalizados para cada paciente.

- Reemplazo de proteínas mutadas.

- Ingeniería genética y edición del genoma.

Un científico controla la temperatura correcta de la vacuna de Pfizer a -80 grados C en un centro contenedor de Los Ángeles, EEUU -  REUTERS/Mike Blake
Un científico controla la temperatura correcta de la vacuna de Pfizer a -80 grados C en un centro contenedor de Los Ángeles, EEUU - REUTERS/Mike Blake

Movilización en ultrafrío

La desventaja es que esta vacuna, envuelta en una cápsula protectora de lípido, debe almacenarse a muy baja temperatura porque el ARN es frágil. La de Pfizer requiere -80 °C, una temperatura mucho más baja que la que ofrecen los congeladores estándar, lo que ha obligado al grupo a desarrollar contenedores específicos, llenos de hielo seco, para distribuir las dosis.

Sobre este punto, Dotto indicó: “Estamos viviendo un momento tan excepcional en la historia que nos tenemos que adaptar con medidas extraordinarias. Estamos hablando de la supervivencia. La vacuna nos va a permitir volver a tener un tipo de dinámica más ‘normal’. Si eso requiere que se generen nuevos lugares de almacenamiento, debemos hacerlo”. Si se tiene en cuenta que lo que se pretende es que la mayoría de la población mundial sea vacunada contra el COVID-19, el valor de la dosis pasa a ser una cualidad esencial para que el medicamento sea accesible a todo el mundo. La de la multinacional estadounidense Pfizer y la biotecnológica alemana BioNTech llegaría a los 16 euros (18,9 dólares) por dosis.

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