Millones de personas en todo el mundo han recibido las vacunas Pfizer o Moderna Covid-19. El rápido desarrollo de estas vacunas cambió el curso de la pandemia, brindando protección contra el virus SARS-CoV-2.
Pero estas vacunas no habrían sido posibles si no fuera por el trabajo pionero de los ganadores de este año del Premio Nobel de medicina décadas antes.
Ganadores del Premio Nobel de Medicina 2023
Katalin Karikó y Drew Weissman, investigadores de la Universidad de Pensilvania, recibieron el prestigioso premio por sus descubrimientos en la biología del ARNm. Los científicos (quienes se conocieron mientras esperaban unas fotocopias) fueron los primeros en descubrir una forma de modificar el ARNm que permitía entregarlo con éxito a las células y replicarlo.
Su descubrimiento no solo fue fundamental para el desarrollo de la vacuna contra la Covid-19, sino que también puede conducir al desarrollo de muchas otras terapias, como las vacunas contra el cáncer.
Karikó es una bioquímica húngara y Weissman un médico científico estadounidense. Los dos comenzaron a trabajar juntos en 1985, cuando Karikó era investigadora postdoctoral en la Universidad de Pensilvania, donde Weissman ya trabajaba como inmunólogo. Tenían un interés compartido en cómo se podría utilizar el ARNm para crear nuevas terapias.
¿Qué es el ARNm?
El ARN mensajero (más conocido como ARNm) es una molécula esencial para la vida. Se produce en el cuerpo a partir de nuestro propio ADN en un proceso llamado traducción. El ADN es nuestro manual codificado especial de instrucciones para fabricar proteínas, que son los componentes básicos del material del cuerpo.
Nuestro ARNm copia y transporta estas instrucciones genéticas desde nuestro ADN a nuestras células. Luego, las células producen cualquier proteína que se les haya indicado, como la hemoglobina, para ayudar a los glóbulos rojos a transportar oxígeno por el cuerpo.
Karikó y Weissman pensaron que si era posible controlar este proceso, el ARNm podría usarse para instruir a las células a crear esencialmente sus propias curas. Pero cuando empezaron a trabajar juntos, los intentos de otros investigadores de hacerlo habían tenido éxito.
Los investigadores enfrentaron dos desafíos importantes cuando comenzaron su trabajo. El primero fue poder evitar que el huésped generara una respuesta inmune contra el ARNm modificado. El segundo fue poder entregar el ARNm al huésped de forma segura sin que se degrade.
Para comprender cómo superaron la primera barrera, es importante comprender la estructura del ARNm. Normalmente, las moléculas de ARNm contienen cuatro tipos de moléculas más pequeñas conocidas como bases (nucleósidos): A (adenina), U (uridina), G (guanina) y C (citosina). Se pueden unir diferentes secuencias de estas bases para producir la base de una molécula de ARNm.
En los primeros experimentos, Karikó y Weismann descubrieron que la inyección de moléculas de ARNm normales en ratones provocaba una respuesta inmunitaria. Esto significó que el sistema inmunológico del ratón vio el nuevo ARNm como un patógeno invasor y las células inmunes lo destruirían, en lugar de replicarlo.
Entonces, los investigadores modificaron el nucleósido U para crear una pseudouridina, un compuesto químico que estabiliza la estructura del ARN. Cuando repitieron su experimento con el ARNm modificado, los ratones no mostraron respuesta inmune.
Pero Karikó y Weismann aún enfrentaban el segundo desafío: poder entregar el ARNm personalizado sin que se degradara.
El uso de nanopartículas
Decidieron utilizar lípidos (una nanopartícula) para administrarlo. Estos compuestos químicos grasos son una parte esencial de la membrana celular y controlan lo que entra y sale de la célula. Los lípidos especialmente creados permitieron que las moléculas de ARNm se entregaran sin que el sistema inmunológico las degradara ni las descompusiera.
La investigación de Karikó y Weissman había eliminado con éxito los obstáculos que anteriormente obstaculizaban el uso clínico del ARNm. Ser capaz de ordenar al cuerpo que replique prácticamente cualquier proteína inofensiva podría tener potencial para tratar una variedad de enfermedades e incluso proteger contra infecciones virales.
Cuando su investigación se publicó por primera vez, no llamó mucho la atención. Pero en 2011, dos empresas de biotecnología (Moderna y BioNTech) se dieron cuenta y comenzaron a investigar medicamentos de ARNm.
No es de extrañar por qué. Los métodos tradicionales de producción de vacunas requieren mucho tiempo, son costosos y no funcionan para todas las vacunas. Pero el trabajo de Karikó y Weissman demostró que se podía producir ARNm sintético a gran escala.
Los investigadores ya habían estado trabajando en el desarrollo de vacunas de ARNm antes de la pandemia, como una vacuna contra el ébola que no recibió mucho interés comercial. Pero en 2020, cuando Covid-19 comenzó a propagarse por todo el mundo, se necesitaban vacunas rápidamente para ofrecer protección.
Utilizando el trabajo fundamental de Karikó y Weissman, los científicos desarrollaron una secuencia de ARNm personalizada que imitaba la proteína de pico (que permite que el virus ingrese a nuestras células). Esto produjo una partícula de Covid inofensiva que luego nuestras células replicaron, lo que permitió a nuestros cuerpos protegernos de infecciones graves de Covid cuando se encontraba con el virus real.
Los descubrimientos de Karikó y Weissman años antes fueron fundamentales para hacer posibles las vacunas de ARNm Covid-19. Pero estas no son las únicas formas en que se podría aplicar su trabajo.
Los investigadores ahora esperan desarrollar vacunas de ARNm contra enfermedades como el VIH y el virus Zika. Los estudios también han demostrado que las vacunas de ARNm podrían ser útiles en el tratamiento de ciertos tipos de cáncer. (The Conversation/Reuters)
