Las vacunas de ARNm contra la Covid-19 ganan el Premio Nobel de Medicina 2023 | Revista Quanta

El Comité Nobel ha concedido el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2023 a Katalin Kariko y dibujó weissman por su trabajo pionero en el desarrollo de tecnología de vacunas de ARNm, que hizo posible una respuesta vacunal oportuna a la pandemia de Covid-19. A las vacunas contra el virus SARS-CoV-2 se les atribuye haber ayudado a frenar la propagación de la pandemia y ahorrar entre 14.4 millones y 19.8 millones de vidas tan sólo en el primer año de su uso; Las vacunas de ARNm desempeñaron un papel importante en ese logro.

Durante décadas, científicos de todo el mundo han investigado el uso del ARNm (ARN mensajero) en medicina. Las células utilizan naturalmente el ARNm, basado en el ADN genético, como instrucciones para producir proteínas. Los investigadores se propusieron desarrollar herramientas para crear nuevas secuencias de ARNm (que codifican proteínas virales, por ejemplo) en el laboratorio y luego introducir esas moléculas de ARNm en las células. Luego, las células traducirían estas secuencias de ARNm en proteínas virales, alertando así al sistema inmunológico para que monte una defensa contra el virus. De hecho, la vacuna de ARNm convierte las células en fábricas de proteínas virales como estrategia para luchar contra los atacantes virales.

Sin embargo, los primeros intentos de utilizar ARNm para producir una respuesta inmune fracasaron porque las células reconocieron con demasiada facilidad las moléculas de ARNm introducidas como invasoras y las destruyeron.

En 2005, mientras trabajaban juntos en la Universidad de Pensilvania, Karikó y Weissman descubierto CRISPR una forma de modificar ligeramente la secuencia de nucleótidos de las moléculas de ARNm para que puedan burlar la vigilancia inmune celular y evitar desencadenar una respuesta inflamatoria masiva. Continuaron mostrándose en 2008 y 2010 que las moléculas de ARNm modificadas podrían producir altos niveles de proteínas. Estos avances hicieron que la tecnología de ARNm fuera utilizable para crear vacunas seguras y eficaces.

En 15 años, los métodos se probaron en el escenario mundial. A principios de 2021, apenas un año después de que la pandemia de Covid-19 estallara por primera vez en todo el mundo, varias empresas farmacéuticas habían utilizado las herramientas de ARNm de Karikó y Weissman para lanzar vacunas contra el virus. La pandemia sirvió como prueba de concepto para las vacunas y su éxito ayudó a sacar al mundo de la fase más mortífera de la pandemia.

Los descubrimientos de Karikó y Weissman “cambiaron fundamentalmente nuestra comprensión de cómo el ARNm interactúa con nuestro sistema inmunológico y tuvieron un gran impacto en nuestra sociedad durante la reciente pandemia de Covid-19”, dijo Rickard Sandberg, miembro del Comité Nobel, durante el anuncio de esta mañana. Las vacunas, tanto las convencionales como las de ARNm, “han salvado millones de vidas, han prevenido casos graves de Covid-19, han reducido la carga general de morbilidad y han permitido que las sociedades se abran nuevamente”.

¿Qué es el ARNm?

El ARN mensajero es una cadena única de código genético que la célula utiliza como instrucciones para producir proteínas. Estas moléculas de ARNm son nativas de las células y son partes clave de las funciones celulares cotidianas: son los mensajeros que transportan las secuencias de ADN transcritas desde el núcleo protegido al citoplasma de la célula, donde los orgánulos llamados ribosomas pueden traducirlas en proteínas. Un ribosoma lee la cadena y traduce agrupaciones de letras genéticas en secuencias de aminoácidos. La larga cadena de aminoácidos resultante se pliega en la proteína apropiada.

¿Cómo funcionan las vacunas de ARNm contra el Covid-19?

Los científicos han aprendido a escribir códigos de ARNm para formar nuevas proteínas, incluidas proteínas que pueden ayudar a las células a reconocer virus que nunca han visto. La tecnología de ARNm desarrollada por los ganadores del Premio Nobel toma prestada la maquinaria de producción de proteínas de las células, induciéndolas a producir proteínas virales que preparan al sistema inmunológico para reconocer un virus determinado si lo encuentran más adelante.

Cuando se introducen de contrabando en las células dentro de cápsulas de nanopartículas lipídicas, los elementos de ARNm proporcionan la receta para producir la proteína "pico" del SARS-CoV-2, que se encuentra en la superficie exterior del virus. Luego, las células usan esas instrucciones para producir la proteína de pico como si hubieran sido infectadas por el virus real. Es como una ronda de práctica de inmunidad: el ARNm prepara al sistema inmunológico para que reconozca una proteína de pico real del SARS-CoV-2, de modo que si una persona se expone más tarde al virus, el sistema inmunológico “recordará” rápidamente cómo activar una respuesta para combatirlo.

¿Cuál fue el avance que condujo al éxito de las vacunas?

A principios de la década de 2000, un obstáculo importante para la tecnología del ARNm fue que desencadenaba una importante respuesta inflamatoria en las células. Las células reconocieron el ARNm introducido como material extraño y trataron de deshacerse de él, poniendo a toda marcha los sistemas de defensa celular. Después de darse cuenta de que las células a menudo modifican su propio ARNm nativo, Karikó y Weissman decidieron ver qué pasaría si también modificaban ligeramente el código genético del ARNm que estaban introduciendo.

En un descubrimiento revolucionario publicado en 2005, informaron que la respuesta inflamatoria prácticamente había desaparecido. En los años siguientes, demostraron que tales ajustes también podían aumentar en gran medida la cantidad de proteínas que las células podían producir basándose en la secuencia del ARNm.

¿Se utilizaban vacunas de ARNm para combatir enfermedades antes de la pandemia?

Varias empresas e investigadores probaron la promesa de las vacunas de ARNm antes de la pandemia para combatir virus como el Zika y el MERS-CoV, que es similar al SARS-CoV-2. Pero ninguna de las vacunas había sido aprobada para uso público hasta 2020, cuando estalló la pandemia de Covid-19. El exitoso despliegue de vacunas de ARNm durante la pandemia demostró el concepto de la tecnología y se convirtió en un trampolín para fomentar su uso para prevenir o tratar otras dolencias.

¿Cuáles son los beneficios de las vacunas de ARNm frente a las más tradicionales?

La promesa de las vacunas de ARNm es que pueden desarrollarse fácil y rápidamente. Por lo general, a los científicos les lleva más tiempo, del orden de años, crear y probar vacunas tradicionales, que a menudo son una versión debilitada o desnaturalizada de un virus real. E incluso después de que se desarrolle una vacuna tradicional, los científicos deben superar un segundo obstáculo (aprender a cultivar grandes volúmenes de virus o proteínas en el laboratorio) antes de poder producir la vacuna a la escala masiva necesaria para inmunizar a millones o miles de millones de personas.

En 2020, tan pronto como los investigadores publicaron la estructura y el código genético de la proteína de pico del SARS-CoV-2, se pusieron manos a la obra. En pocos meses, los gigantes farmacéuticos Pfizer y Moderna habían utilizado la tecnología de ARNm para desarrollar vacunas que inmunizaran contra el virus. Pudieron producir rápidamente una vacuna de ARNm en masa, realizar ensayos clínicos para demostrar que las vacunas eran seguras y eficaces y luego administrar las primeras inyecciones al público en la primavera de 2021. Esto fue posible porque las herramientas de ARNm se pueden utilizar para generar una amplia variedad de vacunas. variedad de proteínas sin la necesidad de cultivar nuevos métodos para cultivar virus a escala masiva.

¿Cómo se utilizarán ahora las vacunas de ARNm?

Como señaló Sandberg en sus comentarios en el anuncio del Premio Nobel, “Las exitosas vacunas de ARNm contra Covid-19 han tenido un impacto tremendo en el interés en las tecnologías basadas en ARNm”. Las tecnologías de ARNm se utilizan actualmente para desarrollar sistemas terapéuticos de administración de proteínas y tratamientos contra el cáncer, así como vacunas contra otras enfermedades infecciosas.