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Ciencia

Así funcionan las vacunas basadas en ARN: una explicación rigurosa para entender el antídoto contra el coronavirus

La aplicación, ya próxima, de vacunas basadas en el ARN mensajero, como las de PFIZER y moderna, “supone un salto cualitativo sin precedentes en la historia de la vacunación”, destaca Carlos López Larrea, catedrático de Inmunología de la Universidad de Oviedo

Una mujer recibe la vacuna de Pfizer en Reino Unido.

Una mujer recibe la vacuna de Pfizer en Reino Unido. EFE

Toda gran crisis agudiza el ingenio humano. Y una de las enseñanzas que nos ha traído la pandemia de coronavirus dice que nada hay tan eficaz como enseñar a alguien a defenderse, y que después se arregle por su cuenta.

Hablamos de las ansiadas vacunas frente al covid-19. La estrategia más novedosa consiste en lo siguiente: se introduce en el organismo un fragmento del coronavirus que ha amargado la vida a todo el planeta en lo que va de 2020. Sí, ese mismo, el SARS-CoV-2 surgido en China hace un año. Esta parte del virus no es natural, sino que ha sido sintetizada (fabricada) de forma artificial en el laboratorio. Su gran virtud radica en que contiene las “instrucciones” para que el propio cuerpo produzca, en grandes cantidades, proteínas propias de ese patógeno agresor contra el que queremos defendernos.

La vacuna de Pfizer contra el coronavirus.

¿Qué sucede a continuación? Que, al creerse inundado de enemigos, nuestro sistema inmune genera una potente respuesta defensiva, una respuesta inmunitaria frente al coronavirus.

Con esta lección aprendida, si en adelante llega a atacarnos la versión real del patógeno, ya estaremos protegidos del “bicho” que hasta la fecha ha generado en todo el mundo 70 millones de infectados y 1,6 millones de muertos.

La secuencia descrita es la que desencadenan dos de las vacunas anticovid que se están desarrollando, e incluso empezando a aplicarse: las que fabrican los laboratorios Pfizer (Reino Unido) y Moderna (Estados Unidos). Se trata de vacunas basadas en el ARN mensajero (ARNm), previsiblemente las primeras inmunizaciones de esta naturaleza que llegarán a ser comercializadas a gran escala.

Aclaremos conceptos. No es nuevo, sino habitual, que para desencadenar la respuesta defensiva del organismo se inyecte el germen que se quiere rechazar en un formato atenuado o inactivado. Es lo que se hace, por ejemplo, en la vacunación de la gripe. Esta maniobra es suficiente para activar el sistema inmunitario. Ese es el itinerario clásico.

Lo que tenemos ahora como novedad “revolucionaria” en dos de las vacunas del coronavirus es que no contienen el virus vivo que causa el covid-19, sino una parte del mismo que se comporta como ARN mensajero. Este nunca llega a introducirse en el núcleo de la célula, que es donde está nuestro ADN (material genético). Antes de que tal cosa suceda, la célula lo descompone y se deshace del ARNm al poco tiempo de haber terminado de usar sus instrucciones.

“Aportan una seguridad máxima”, destaca el catedrático Juan de los Toyos

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Dicho de otro modo, el organismo humano usa la información que trae el mensajero y acto seguido lo destruye (todo un homenaje a las consabidas escenas de “matar al mensajero” tan presentes en la literatura clásica). En este caso, tiene un protagonismo esencial una proteína, denominada “S” o “Spike”, presente en la superficie del virus que causa el covid-19. Es la proteína que el virus usa para invadir células humanas. Es también la proteína que produce el organismo al ser expuesto al ARNm. Y es el cuerpo extraño contra el que nuestro cuerpo genera una respuesta inmunitaria y produce anticuerpos para combatirla. Exactamente lo mismo que sucede cuando acontece una infección natural de covid-19.

De años a meses

“Los anticuerpos que se generen contra esta proteína impedirán una posible infección, uniéndose a ella si entramos en contacto con el virus y bloqueando su acceso a nuestras células”, explica Rebeca Alonso Arias, inmunóloga del Hospital Universitario Central de Asturias (HUCA).

La introducción de vacunas basadas en el ARN mensajero “supone un salto cualitativo sin precedentes en la historia de la vacunación”, destaca Carlos López Larrea, catedrático de Inmunología de la Universidad de Oviedo y jefe del laboratorio de su especialidad del HUCA.

Una imagen de archivo de una vacuna contra el coronavirus.

Para el diseño de estas vacunas de ARNm, indica el profesor Larrea, lo imprescindible es la secuencia génica del antígeno (en este caso, la citada proteína S). Lo que en el desarrollo de una vacuna tradicional supondría un tiempo largo de fabricación, con este procedimiento “podría hacerse en pocos meses”. ¿Por qué? Porque al conseguir que las propias células generen los antígenos (los enemigos), “se evita la costosa y difícil purificación de proteínas”.

Las nuevas vacunas son más fáciles de hacer que las basadas en proteínas o virus atenuados, más baratas de fabricar y más eficaces con menos dosis. Según Larrea, muchos de estos beneficios “son compartidos con las vacunas de ADN, que son ligeramente diferentes en su diseño y administración, y se utilizan en medicina veterinaria”.

Carlos López Larrea hace hincapié en que “estas vacunas no modifican en absoluto nuestro genoma, ya que la información del ARNm no se inserta en nuestro ADN”.

“Ante la demanda de cientos de millones de dosis, el sistema clásico resultaría muy lento”, incide la inmunóloga Rebeca Alonso

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Hasta la fecha no había vacunas de ARNm aprobadas por los organismos reguladores de este tipo de terapias pese que los científicos llevan años estudiándolas. El interés por conseguirlas aumentó porque pueden desarrollarse en un laboratorio con materiales fácilmente disponibles. “Para ser utilizado como vacuna frente a un virus, el ARN mensajero no requiere la replicación ni el cultivo del virus, ni tampoco la obtención y purificación de la correspondiente proteína”, corrobora Juan Ramón de los Toyos, catedrático de Inmunología de la Universidad de Oviedo. Por el contrario, “se confecciona de manera sintética en el laboratorio, proporcionando una bioseguridad máxima en su manipulación y manufactura”, agrega el profesor Toyos.

Producción masiva

Con anterioridad se habían estudiado versiones de vacunas de ARNm contra la influenza, el zika, la rabia y el citomegalovirus, puntualizan los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), de Estados Unidos. Tan pronto como estuvo disponible la información necesaria acerca del coronavirus chino, “la comunidad científica comenzó a diseñar las instrucciones del ARNm para que las células puedan crear la proteína Spike singular”, y así poder integrar estas instrucciones en la vacuna de ARN mensajero.

“Las dosis de antígenos, partes del virus que pueden ser reconocidos por el sistema inmunitario, son fundamentales a la hora de desarrollar una respuesta eficaz”, asevera Rebeca Alonso. Y puntualiza que en la situación actual de pandemia mundial, en la que se demandan cientos de millones de dosis de vacunas para inmunizar a la mayor cantidad de personas en el menor tiempo posible, el procedimiento habitual “resultaría muy lento”. Sin embargo, tomando como base el ARN “la producción de este material genético puede realizarse rápidamente en el laboratorio y satisfacer la demanda”, aclara la inmunóloga del HUCA.

Por otro lado, la información facilitada por los fabricantes apunta que la forma en la que se produce la proteína resulta muy inmunogénica, es decir, que tiene una alta capacidad para inducir la respuesta inmunitaria, obteniendo de este modo un alto grado de protección. “Al fabricarse en el interior de nuestro organismo, probablemente se producirán cantidades muy superiores de proteínas virales haciendo más efectiva la vacunación”, precisa Rebeca Alonso.

La vacuna puede generar rechazo y miedo.

Juan Ramón de los Toyos detalla un poco más la almendra de este avance científico tan prometedor. Dentro de una célula humana y más especialmente dentro de una célula especializada en la presentación de antígenos, el ARN mensajero mimetiza el proceso de infección natural. Y lo hace generando copias de la proteína, exactamente igual a lo que haría el virus. “Esas copias, por distintas vías, estimularán a linfocitos B para producir anticuerpos neutralizantes; a linfocitos T citolíticos para destruir células infectadas por el virus; y a linfocitos Th auxiliares que cooperan con los otros dos para potenciar su actividad”. Es decir, “estimula a los dos brazos esenciales del sistema inmunitario, humoral y celular, como lo hace la infección viral natural”. O sea, uno de esos prodigios aprendidos del comportamiento natural de los organismos y replicados en los laboratorios de vanguardia.

La vacunación es el enfoque médico más exitoso para la prevención y el control de enfermedades infecciosas. “Las vacunas salvan millones de vidas todos los años”, enfatiza Carlos López Larrea. En diciembre de 2019, con la aparición de la pandemia de coronavirus, se puso en marcha la carrera más electrizante de la historia de la ciencia mundial para buscar una vacuna efectiva contra el SARS-CoV-2.

Todas las vacunas funcionan capacitando al organismo para que reconozca ciertos componentes, llamados “antígenos", que son producidos por virus o bacterias que causan enfermedades. Esto prepara al sistema inmunológico para que genere una respuesta eficaz y duradera. La premisa de cualquier vacuna consiste en inducir una “memoria” inmunitaria de larga duración en forma de linfocitos B y T del sistema inmune.

Las nuevas vacunas son más fáciles de hacer que las basadas en proteínas o virus atenuados, más baratas de fabricar y más eficaces con menos dosis

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Las vacunas tradicionales, como las del sarampión o la gripe, generan memoria inyectando a las personas pequeñas cantidades del virus inactivado para producir una infección, o mediante formas más débiles –atenuadas– del virus. “En la actualidad, y a pesar del éxito de las vacunas en la erradicación de infecciones devastadoras para la Humanidad, no existen vacunas eficaces para muchas infecciones”, afirma Carlos López Larrea. La gran mayoría de los virus humanos aún no tienen una vacuna que los combata de manera efectiva.

El catedrático de Inmunología hace un poco de historia. Desde 1980, cada año se ha descubierto un promedio de dos virus nuevos que infectan a los humanos. Ejemplo: el VIH 1 (descubierto en 1983), hepatitis C (1989), H1N1 (2009) y SARS-CoV-2 (2019). Por otra parte, la emergencia de nuevas posibles epidemias (Zica, Ébola...) “requiere de nuevas plataformas de vacunación rápidas, eficaces y que se puedan producir a coste bajo”, señala el profesor Larrea.

Eficacia del 95%

Aunque están en marcha muchos proyectos de vacuna para el nuevo coronavirus, a la fase III de ensayos clínicos han llegado de momento cuatro vacunas basadas en vectores, cuatro que usan al patógeno completo (atenuado o inactivado) y dos vacunas de ácidos nucleicos, ARN mensajero en este caso.

Varias farmacéuticas siguen inmersas en la carrera por la vacuna

En esta carrera no exenta de maniobras, anuncios y gestos inequívocamente comerciales, las vacunas basadas en ARNm sintético de Pfizer-BioNTech y Moderna-NIH han informado de una eficacia de casi el 95 por ciento. “Quedan preguntas importantes por responder que esperemos sean esclarecidas en las publicaciones científicas que se derivarán de los ensayos clínicos de fase III. Pero la aprobación inminente por las agencias reguladoras (FDA y EMA) supone una garantía de su bioseguridad y eficacia”, destaca Carlos López Larrea.

¿Preguntas en el aire? El mismo catedrático enumera algunas: duración de la respuesta inmunológica; eficacia; funcionamiento en los grupos de riesgo (ancianos), cuyos sistemas inmunológicos son más débiles y vulnerables al covid-19...

Sin embargo, apostilla Carlos López Larrea, las expectativas de éxito de este tipo de vacunas se afianzan cuando se observa que existen ya ensayos clínicos con esta tecnología contra infecciones como el herpes, la gripe o el VIH. “La aplicación del ARN mensajero no queda aquí. Es una alternativa enormemente prometedora a los enfoques de vacunas convencionales, debido a su alta potencia, capacidad de desarrollo rápido y versátil, bajo coste de fabricación y administración segura”, indica el jefe del Laboratorio de Inmunología del HUCA.

La crisis sanitaria del covid ha agudizado ingenios. Y lo que algunos entrevén es que, quizá a medio plazo, “de estas nuevas plataformas de vacunación se deriven soluciones aplicables a otros problemas de salud de gran envergadura, incluso al cáncer”, aventura el profesor Larrea.

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