Durante la semana del mes de octubre, la Academia Sueca anunció y otorgó el Premio Nobel de Medicina o Fisiología a dos científicos que posibilitaron el desarrollo de las vacunas contra la Covid-19. Se trata de la bioquímica húngara Katalin Karikó y el inmunólogo estadounidense, Drew Weissman. Cuyos descubrimientos sobre las modificaciones de los nucleósidos en el permitieron desarrollar vacunas eficaces de ARN mensajero contra esta enfermedad.
¿Qué es el ARN mensajero?
Los coronavirus son una familia de virus que tienen forma de corona y tienen un material genético basado en ARN, a diferencia del ser humano el cual se compone principalmente de ADN. El material genético (sea ARN o ADN) contiene toda la información que un organismo requiere para su supervivencia y perpetuación. La forma en la que se expresa este material es a través de las proteínas, las cuales se sintetizan en unos orgánulos de nombre ‘ribosomas’. Estos ‘ribosomas’, no tienen la capacidad de leer el ADN o ARN, por lo que necesitan otra molécula: el ARN mensajero (ARNm). En otros términos, el ADN actúa como un «repositorio» de información y el ARN mensajero logra transmitir esa información.
El problema con el que se encontraron muchos científicos alrededor del mundo para combatir los virus —antes de la pandemia por Covid-19—, fue que, durante la elaboración de vacunas eficaces contra algunas enfermedades complicadas, el sistema inmune del ser humano tendía a ver las secuencias de estas como agentes externos, rechazándolas. Con el desarrollo de las investigaciones realizadas por Karikó y Weissman en 2005, pudo descubrirse las bases para el futuro desarrollo de las vacunas de ARNm.
Las investigaciones de Katalin Karikó y Drew Weissman
Katalin Kariko, fue una de las primeras científicas en identificar el potencial del ARNm. Si lograba entender el lenguaje de este, podría manipular el mensaje. Es decir, generar un conjunto de instrucciones para que el propio sistema inmune de los humanos (u otros animales) puedan producir proteínas que sean usadas con propósitos terapéuticos. También se utilizarían en un futuro para combatir virus y bacterias.
Ella conocería a Weissman en 1998, mientras que el inmunólogo buscaba con desesperación nuevos enfoques para una vacuna contra el VIH. Interesados en el ARNm se unirían para trabajar juntos, finalmente publicando sus resultados en 2005.
“Durante los 20 años que trabajamos juntos, antes de que nadie supiera lo que es o lo que importaba el ARN. Éramos nosotros dos. Literalmente, uno al lado del otro trabajando juntos, hablando y discutiendo nuevos datos”, indicó públicamente Weissman.
Así, en torno al ARNm, durante las últimas décadas se desarrolló esta técnica para producir vacunas que se introduzcan en esta molécula mensajera con las instrucciones para fabricar una proteína del patógeno que se quiere prevenir. «La idea de la tecnología de vacunas de ARNm es programar a nuestras propias células para que ellas produzcan el antígeno y se desencadene una respuesta inmunológica similar a la de vacunas tradicionales», señala Ricardo R. Méndez en un artículo¹.
«Lo que hicieron fue introducir el segmento de ADN que hace que nuestras células produzcan la proteína. Eso no se podía hacer porque producía una gran reacción inmunológica. Pero Katalin Karikó y Drew Weissman lo que hicieron —ya hace muchos años— fue trabajar una parte de ese ARN, que es un segmento de genes del ARN mensajero. Cambiándole un solo ladrillito pudieron hacer que no se produjera esa reacción inmunológica. Después hubo otros avances tecnológicos que hicieron posible el desarrollo de estas vacunas», explica la periodista científica Nora Bär.
El ARN contiene cuatro bases abreviadas: A, U, G y C. Mientras los galardonados investigaban estas bases y las respuestas inflamatorias de los organismos. «Se preguntaron si la ausencia de bases alteradas en el estudio in vitro, el ARN transcrito podría explicar la reacción inflamatoria no deseada. Para investigar esto, produjeron diferentes variantes de ARNm, cada una con alteraciones químicas únicas en sus bases, que entregaron a las células dendríticas. Los resultados fueron sorprendentes: la respuesta inflamatoria casi fue abolida cuando se incluyeron modificaciones de bases en el ARNm», apunta la Asamblea Nobel en el Instituto Karolinska².
En términos técnicos, “reemplazaron la uridina por pseudouridina (nucleósido que existe en la naturaleza, principalmente en otro tipo de ARN conocido como de transferencia o ARNt), proceso que además permitió incrementar la producción de la proteína hasta mil veces más con respecto al ARN no modificado”, explican investigadores de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos³.
Rechazados por Nature y Science
Los ahora Nobeles de Medicina, cuentan para The New York Times⁴, que su trabajo aparecido en 2005 fue rechazado por las prestigiosas revistas científicas Nature y Science. Al inicio, muchos otros científicos se mostraron reticentes y poco interesados en este nuevo enfoque para desarrollar vacunas. Finalmente, el artículo apareció en 2005 en la revista especializada Immunity.
Luego, al pasar los años, dos empresas biotecnológicas se interesaron en las investigaciones de Karikó y Weissman. Se trataba de Moderna (Estados Unidos) y BioNTech (Alemania). Estas empresas investigaron el uso de vacunas basadas en ARNm para el Sars, el citomegalovirus y otras enfermedades. Estas investigaciones permanecieron en fases de estudios preclínicos y clínicos durante años.
Las vacunas con base en ARN mensajero
Cuatro meses después del estallido de la emergencia sanitaria por Covid-19, habían 115 “vacunas candidatas” para mitigar la enfermedad. De las cuales cinco se encontraban en ensayos clínicos. En diciembre de 2020, se aprobaron las primeras vacunas con una eficacia inicial del 94 % a 95 %. Se trataban de la vacuna «BNT162b2» de Pfizer-BioNTech y la vacuna «mRNA-1273» de Moderna. Ambas, basadas en tecnología con ARN mensajero (ARNm)⁵.
«Producir la cepa correcta de un virus puede ser difícil y crear virus suficiente para miles de dosis puede llevar meses (…) Dado que la producción de una vacuna de ARNm utiliza métodos artificiales, puede ofrecer un enfoque más flexible para patógenos que están evolucionando rápido y dar una respuesta más rápida a grandes brotes o pandemias», señalaba Pzifer en un comunicado⁶.
Estas investigaciones supusieron el inicio del fin de la pandemia por Covid-19. En 2021, se esperaba que Katalin Karikó y Drew Weissman recibieran el Nobel, pero no fue así. Sin embargo, ahora, los científicos ganadores de este prestigioso galardón tendrán que repartirse las 9 millones de coronas suecas del premio, lo que equivale a 818 mil dólares.
¿Qué otras utilidades podrían tener este descubrimiento?
No solo se han desarrollado vacunas basadas en ARNm para combatir el virus del Sars-Cov-2 (Covid-19), sino también con muchos otros propósitos. Investigadores de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, identificaron vacunas basadas en ARNm «que se encuentran en distintas fases de estudios preclínicos y clínicos contra diversos patógenos causantes de enfermedades infecciosas, principalmente virales», tales como VIH, el Virus sincicial respiratorio, el Ebola, Zika, entre otros. Estos agentes infecciosos se encuentran en diversas fases de estudio por diversos patrocinadores como Moderna, CureVac, Janssen y Pfizer-BioNTech.
Para los investigadores, el estudio sobre el ARNm también posee un amplio potencial terapéutico. Esto se lograría buscando el reemplazo de una proteína específica. Las enfermedades que podrían ser tratadas con terapia empleando el ARNm, son la diabetes, la anemia, el cáncer de melanoma (el más agresivo), el asma, entre otros.
Notas
1. Romero Méndez, R. (2022). Vacunas de ARN mensajero contra el COVID-19 y otras enfermedades. Universitarios Potosinos. Revista de Divulgación Cientifica. Edición Digital 264 [citado 9 de octubre de 2023]. Disponible en: https://leka.uaslp.mx/index.php/universitarios-potosinos/article/view/173#title-0
2. Nota de prensa. Premio Nobel.org. Divulgación del Premio Nobel AB 2023. Lun. 9 de octubre de 2023. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2023/press-release/
3. Rosas, G., Bobes Ruiz, R. J., Cervantes Torres, J., Sciutto, E., & Fragoso, G. (2022). ARN mensajero (mRNA), una molécula con potencial aplicación terapéutica y preventiva. Inventio, 18(44), 1–13. https://doi.org/10.30973/inventio/2022.18.44/8
4. Mueller, B., & Kolata, G. (2023, 2 octubre). El Nobel de Medicina es otorgado a Katalin Karikó y Drew Weissman. The New York Times. https://www.nytimes.com/es/2023/10/02/espanol/premio-nobel-medicina-covid-vacuna.html
5. Díaz-Castrillón FJ, Toro-Montoya AI. Del ARN mensajero a los vectores virales y las proteínas recombinantes: la evolución de las vacunas contra COVID-19. Med. Lab. [Internet]. 26 de septiembre de 2022 [citado 9 de octubre de 2023];26(4):319-22. Disponible en: https://medicinaylaboratorio.com/index.php/myl/article/view/596
6. Redaccion. (2023, 2 octubre). COvid | Premio Nobel de Medicina 2023: Qué es el ARN Mensajero por el que premiaron a Katalin Karikó y Drew Weissman. BBC News Mundo. https://www.bbc.com/mundo/articles/cp64kj982yro
Por Rivaldo Vásquez.
Texto para Hablemos de Ciencia.