Vacuna ARNm contra la Covid-19: hito que llevó al Nobel de Medicina 2023

Una investigadora húngara y un estadounidense recibieron el más reciente de uno de los máximos galardones del mundo, por sus estudios que impulsaron avances clave para desarrollar una tecnología de inmunización que no se había licenciado para administrar a humanos y que cumplió uno de los vitales roles en el combate contra una de las mayores amenazas a la humanidad contemporánea.

“Por sus descubrimientos sobre modificaciones de bases de nucleósidos que permitieron el desarrollo de vacunas eficaces de ARN mensajero contra el Covid-19” se anunció a la húngara Katalin Karikó y al estadounidense Drew Weissman como ganadores del Premio Nobel de Medicina 2023.

La noticia se dio este lunes 2 de octubre para abrir el periodo de presentación de uno de los galardones más importantes del mundo para distintas áreas en que también se incluyen el Premio Nobel de la Paz, de Física, Química, Literatura y Economía, que será el último en comunicarse el 9 de octubre.

Nobel de Medicina

El Instituto de Estocolmo, que entrega el Nobel de Medicina cada año, relevó que el trabajo y descubrimientos innovadores de ambos científicos “fueron fundamentales para desarrollar vacunas de ARN mensajero eficaces contra el Covid-19 durante la pandemia que comenzó a principios de 2020”.

La declaración destacó que los hallazgos cambiaron la comprensión de la interacción del ARN mensajero (ARNm) con el sistema inmune y permitieron un rápido desarrollo de inmunizaciones vitales para afrontar una de las mayores amenazas a la salud humana de los tiempos modernos: la aparición de la pandémica enfermedad causada por el virus ARN Sars-CoV-2, de la familia de los coronavirus, que velozmente provocó una emergencia sanitaria global.

Una de las principales vacunas usadas para combatir la pandemia, de las más masivas en Chile, fue una de tipo génica en base a ARNm creada entre la empresa Pfizer y la farmacéutica BioNTech, de la que Karikó es vicepresidenta. Para avanzar en el desarrollo del producto, la trabajó junto a Weissman, académico de la Universidad de Pensilvania.

Hallazgos y avances

Impacto para la ciencia, medicina y salud pública es el que materializó el trabajo de los Nobel de Medicina 2023 y sus implicancias son abordadas por el inmunólogo Ángel Oñate, director del Departamento de Microbiología de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Concepción (UdeC). Allí también es jefe del Laboratorio de Inmunología Molecular, donde tienen una larga trayectoria en la principal línea de estudio es el desarrollo de vacunas para distintas afecciones y mediante diversos mecanismos, como ha sido el ARN.

El primer asunto clave es comprender qué es el ARN, que apunta como subproducto del ADN, siendo ambos son ácidos nucleicos.

El ADN está en el núcleo de las células, donde están la información genética que se transmite a las descendencias. Sobre el ARN, el doctor Oñate aclara que se libera a otra estructura celular, que existen distintos tipos y el mensajero aparece cuando se codifica ADN y transporta o transmite la información hacia donde las células fabricarán las proteínas que conforman al organismo. Ahí el concepto de mensajero.

“Estamos constituidos principalmente por proteínas y en menor cantidad de otros componentes como ácidos nucleicos, lípidos o azúcares. Por eso, desde el punto de vista inmune, las proteínas son el principal componente orgánico que reconocemos y nuestro sistema se ha encargado principalmente de protección frente a proteínas”, releva el inmunólogo.

En este escenario es importante explicar que los virus ARN usan el mismo mecanismo del ARN humano para infectar a una célula y producir copias de su código genético; así logran replicarse, expandirse por el cuerpo y gatillar la enfermedad.

Y hay distintas vacunas, herramienta cuyo desarrollo ha sido esencial para salvar millones de vidas cada año, producir protección permanente o temporal, y combatir diversas patologías que antaño devastaron a la humanidad. Tan potente es su impacto que la Organización Mundial de la Salud la ubica entre las medidas de salud pública más costoefectivas para prevenir enfermedades infecciosas.

El investigador UdeC explica que la mayoría de las vacunas se elaboran a partir de un organismo vivo o atenuado (completo) o con fragmentos de este. La administración del producto estimula al sistema inmune para inducir una respuesta de protección que permita que, frente a la exposición al patógeno, se evite el desarrollo de la enfermedad o el cuadro sea leve para prevenir complicaciones y riesgos.

La vacuna Pfizer-BioNTech contra el Sars-CoV-2, que los avances de Katalin Karikó y Drew Weissman permitieron desarrollar, es diferente y pertenece al grupo de las génicas. El mecanismo que promueve es que el organismo produzca una proteína del virus sin necesidad de inocularlo para inducir una respuesta inmune.

Para estas vacunas, los científicos crean un ARNm sintético dentro del laboratorio, el que contiene una copia de parte del código genético del patógeno.

Vacunas génicas: desde el avance científico a las brechas que acortar

El gran hito científico de los laureados con el Nobel de Medicina este 2023 se cristaliza en que sus estudios condujeron al rápido desarrollo de una vacuna génica de tipo ARNm. Un producto que académico de la UdeC e inmunólogo Ángel Oñate resalta que por primera vez se aprueba para administrarse a población humana como medida de salud pública global, permitiendo avanzar en el combate a la Covid-19.

Para comprender el panorama científico en que se enmarca estas investigaciones y el galardón, el investigador cuenta que “la utilización de vacunas de tipo ARN no es una cosa muy moderna o novedosa: en 1994 se iniciaron los primeros estudios sobre la utilización de ARNm y su capacidad de inducir la expresión de proteínas en un huésped para producir inmunidad”.

De hecho, asegura que “en la literatura hay vacunas ARNm para muchos patógenos desde lo experimental, pero las para Covid-19 son las únicas licenciadas”. Y precisa que “hace años se probaron vacunas para el Dengue en África”, otro patógeno ARN, y que “hay cientos de grupos tratando de utilizar estas vacunas para distintos patógenos”.

Ventajas y desventajas

El interés se sustenta en las ventajas de este tipo de vacunas.

La primera que menciona es que no se usa al patógeno. Evidencias disponibles sobre ello indican que aumenta la seguridad de la administración del producto y también la masividad de uso, ya que no se patenta el peligro de que la inoculación gatille infecciones en personas inmunodeprimidas, lo que sí se reporta con vacunas como la que se usa contra la fiebre amarrilla o poliomelitis. Así, una vacuna génica podría ser usada por toda persona.

También plantea que estas vacunas serían más sencillas de producir, dentro de la complejidad científica que rodea a estos desarrollos. “Desde el punto de vista económico es más barato producir un ARNm que las proteínas”, añade, porque esto también se podría realizar en busca de un producto que promueva un estímulo inmune.

Desde allí, sostiene que “al ARNm se puede colocar lo que se quiera, codificando la proteína que interese”. Por tanto, se podría usar en el desarrollo de distintas vacunas o productos con distintos fines.

Aunque hay desventajas que considera el doctor Oñate.

Por un lado, expone que “el ARN es súper lábil, es fácil que se destruya, y por eso había que protegerlo”, refiriéndose tanto a lo bioquímico en el producto a inocular como a su transporte y conservación que requieren cuidadas condiciones de congelamiento, diferentes y más complejas a las de refrigeración que permiten las vacunas clásicas.

Eso genera una desventaja desde la arista económica o comercial y masividad, porque el transporte y conservación aumenta costos.

En términos de conocimiento y salud pública, al inmunólogo le parece relevante que existen ciertas brechas. “No hay muchos estudios que aborden qué puede pasar posterior a la inyección de ARNm”, apunta para referirse al fenómeno más allá de la respuesta inmune que induce. Aunque asegura que “se sabe que es imposible que se inserte en el ADN del individuo y quede para siempre produciendo proteínas, que es el gran problema de las vacunas ADN, por lo que no hay muchos estudios ni licenciamiento de vacunas ADN por eso”.

Implicancias que deberían estudiarse para llenar vacíos de información y acortar brechas.

La proyección

Con la base de evidencias, que certeramente seguirán acumulándose, el doctor Ángel Oñate vislumbra un gran potencial que explorar con nuevas investigaciones.

“Tiene bastantes proyecciones la utilización del ARNm y, obviamente, las proyecciones como vacunas se pudieron observar durante la pandemia de Covid-19. Creo que va a aumentar el número de pruebas ARNm o vacunas para otro tipo de patógenos en el futuro”, afirma.

Potencial y proyección que trasciende a las vacunas y lucha contra enfermedades infecciosas. Porque plantea que “el mecanismo se puede usar para inmunoterapia en el tratamiento de personas que tengan alguna inmunosupresión”, y así con distintos fines.

Y ejemplifica trabajos que se están realizando en otras latitudes en el uso de mecanismos de administración directa de ARNm en el contexto de enfermedades neurodegenerativas, particularmente avances en el Alzheimer y la búsqueda de promover proteínas relacionadas con efectos de esta patología.

Investigación local

El inmunólogo Ángel Oñate y su Laboratorio de Inmunología Molecular tienen el foco, con varios años de trayectoria, en el desarrollo de vacunas y protagonistas son las génicas.

Sobre ello cuenta que “trabajamos con vacunas ARN en un modelo donde no lo encapsulábamos dentro de liposomas”, método que se ocupó en la vacuna contra la Covid-19 para proteger al lábil ARNm, “nuestra vacuna era un virus suicida que transportaba el ARN en su interior para ingresar a la célula y dentro de ésta liberaba al ARNm que producía la proteína”.

Y los resultados de esta investigación fueron auspiciosos. “En el modelo ratón que trabajamos indujo una muy buena respuesta inmune. También la probamos en animales mayores y funcionó bastante bien. Aunque había que producir al virus en el laboratorio, lo que entorpecía la tecnología”, explica.

Como su laboratorio se dedica a la investigación básica, al evidenciar que algo funciona se pasa a un nuevo reto científico y se dejó a las vacunas ARN para ir a las ADN. De estas, asevera el investigador, sólo hay licenciadas para uso veterinario y ninguna para humanos.

“Las vacunas ADN las hemos probado en diferentes modelos patogénicos, principalmente bacterias, y han funcionado bastante bien. Tenemos una serie de publicaciones”, destaca.

En particular se han dedicado a estudios relacionados con la creación de proteínas quimeras, no existen en la naturaleza, para desarrollar vacunas ADN que han resultado en varias publicaciones.

Uno de los trabajos de vacuna quimérica publicados recientemente se dio en el marco de una colaboración con un grupo de la Región Metropolitana en el abordaje de una proteína enterohemorrágica.

Además, en su laboratorio están trabajando para una vacuna quimérica contra la Brucella abortus. Es una bacteria patógena que causa brucelosis en el ganado; patógeno y enfermedad zoonótica, es decir, se puede transmitir al humano y particularmente por consumo de leche, derivados lácteos, quesos sin pasteurizar, y carne cruda o poco cocida de animales infectados.

Por ende, es alto el potencial de impacto de los hallazgos y avances que se pueden dar desde estas pioneras investigaciones locales.