ARN, clave en el futuro de la vacunación
El impulso que paradójicamente le dio la pandemia por Covid-19 a la tecnología del ARN mensajero, puede abrir muchas puertas para generar nuevas vacunas tanto profilácticas como terapéuticas
Durante muchos años, los científicos habían soñado con las numerosas posibilidades del ARN mensajero (ARNm) y la pandemia le dio el empujón final a esta versátil molécula para llegar al escenario global. Con una inyección de recursos financieros y humanos impulsados por la emergencia, finalmente esta tecnología impulsó la llegada de las primeras vacunas contra el Covid-19. Las expectativas crecen más allá de la lucha contra el SARS-CoV-2.
Amplias posibilidades
“Esta tecnología relativamente nueva, pero con mucha trayectoria en investigación, abre las puertas a vacunas más seguras y eficientes que podrían ser aplicadas para un gran número de patógenos”, explica el doctor Alejandro Sánchez Flores, encargado de la Unidad de Secuenciación Masiva y Bioinformática del Instituto de Biotecnología de la UNAM, para quien, si pensamos en una analogía informática, el genoma sería el disco duro que contiene la información de un organismo, como puede ser un virus. En el ADN estaría toda la información genética y todas las proteínas que expresa, mientras que el ARNm sería uno de los archivos que está en ese disco duro.
“Entonces la tecnología del ARN mensajero es como si se sacara una USB con información para insertarla en otros lugares, pero no con toda la información del disco duro, solo la que nos interesa, justo lo que se selecciona es lo que tiene que ver con el desarrollo de las vacunas, la información de las proteínas que tienen encima los patógenos y que finalmente será el blanco del sistema inmune”.
El doctor Luis Marat Álvarez Salas, a cargo del Laboratorio de Terapia Génica del Departamento de Genética y Biología Molecular del CINVESTAV, describe el ARN como una molécula bastante flexible, como si fuese una liga que adquiere estructuras secundarias y terciarias tridimensionales muy variadas, de tal forma que no solo es una molécula con información, sino que puede funcionar como una enzima o ayudar a construir nanoestructuras a partir de su flexibilidad.
“La tecnología del ARN mensajero es muy interesante porque se salta un paso en lo que en biología es el flujo de información. Cuando metemos al mensajero directamente a las células ya no tenemos que esperar a que la información sea extraída del ADN, pues directamente puede ir al ribosoma y producir la proteína, entonces esta tecnología provoca que el ARN mensajero entre a las células, se produzca la proteína del virus que es la que nos vacuna”.
Explica que el ARN eventualmente será desechado de la célula y ya no habrá más producción, sin embargo la memoria inmunológica se va a quedar en nuestras células para posteriormente responder en caso de un encuentro con el virus.
Álvarez señala que para los expertos en ARN en México, como es su caso y el de otro reducido grupo de especialistas en nuestro país, es muy excitante el camino de esta tecnología y los retos que plantea a futuro. El primero de estos retos es crear nuevas alternativas contra la fácil degradación de este tipo de moléculas, una de las razones por las cuales requiere mantenerse en ultracongelación.
“Un reto es generar ARN mensajeros que no se degraden tan fácilmente para saltarnos la cadena de frío (y sus complicaciones logísticas) y almacenar arriba de los cero grados. Esta es una vía de desarrollo tecnológico a futuro”.
El especialista en ARN explica que un segundo reto es lograr mensajeros que no requieran un encapsulado, pues hay personas que desarrollan un tipo de alergia contra el material de las cápsulas donde viaja la molécula. La meta sería lograr que se introduzca a la célula por sí misma.
Como una tercera vía de desarrollo, señala la creación de moléculas más cortas que entrarían con mayor facilidad a la célula. “Por ejemplo el ARN que se utiliza en la vacuna contra el SARS-CoV-2 es una molécula muy larga y se emplea para generar completa la proteína espiga del patógeno, pero se podría utilizar un mensajero más corto que solo produzca la porción inmunogénica de toda la proteína. Es decir, que no necesitemos vacunas contra toda la proteína, sino solo el pedazo que sea altamente inmunogénico. Un mayor estudio de la proteína y la selección del fragmento adecuado, podrían hacer más eficiente el proceso”.
Un camino seguro
El doctor Luis Marat Álvarez asegura que hay una cierta percepción de que se manipula la información genética en este tipo de productos, pero debe quedar claro que esto no es así. “La información genética está en el núcleo del ADN y no estamos metiéndonos con esa parte. Este ARN viene de fuera, no hacemos cambios dentro de la célula que no sean la producción de nuestra propia proteína”.
Por otra parte, Alejandro Sánchez también acota que comparativamente con otro tipo de vacunas, como las más tradicionales que utilizan virus debilitados para entrenar al sistema inmune, las de RNA podrían considerarse
La vacuna de influenza podría migrar a este tipo de tecnologías con el ARN más seguras. “Estas vacunas no utilizan vehículos virales atenuados, sino nanopartículas que lo que hacen es fusionarse a las células del músculo para inyectar la información. El organismo activa una señal contra esta proteína sin tener el virus, lo que es una gran ventaja de seguridad”.
El investigador del CINVESTAV sostiene que las vacunas de ARN mensajero pueden ser muy útiles para enfermedades infecciosas emergentes como este coronavirus y para otros que, aunque se hayan olvidado por la pandemia, siguen causando problemas en el mundo, como zika, dengue y ébola, entre otros. Pueden combatirse eficazmente con esta tecnología siempre y cuando se identifique claramente la proteína para hacer una inmunogenicidad contra ellos.
Actualmente en el laboratorio de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia, EU, del inmunólogo Drew Weissman (quien junto con la científica húngara Katain Karikó es uno de los principales impulsores de esta tecnología), se están desarrollando vacunas de ARNm para 30 enfermedades infecciosas, incluida la influenza estacional.
Sánchez comenta que este tipo de vacunas son funcionales para todo tipo de virus que no se puedan atenuar. “La vacuna de influenza podría migrar a este tipo de tecnologías. Puede haber una cepa que se escape al sistema inmune que se entrenó; sin embargo, al no usar vehículos virales se podría hacer reingeniería de la vacuna de una forma mucho más fácil y rápida”.
Álvarez Salas dice que con este tipo de tecnología no solo se pueden desarrollar vacunas profilácticas, sino terapéuticas. “Algunas enfermedades degenerativas están asociadas a la expresión de una o dos proteínas celulares, entonces podríamos desarrollar tecnologías basadas en ARN para impedir la expresión de estas proteínas o su exceso y que causan las patologías”.
Puntualiza que de esta forma se podrían tratar enfermedades degenerativas como alzheimer y algunos tipos de cáncer, como en los que se conoce con precisión cuál es la proteína que anda mal. Agrega que para su producción no se requerirían animales, ni todo lo que implica producir anticuerpos monoclonales, sino que se podrían producir en una fábrica con un alto nivel de calidad y de una manera rápida.
Además, se podrían desarrollar tratamientos y vacunas contra otro tipo de patógenos, como varios tipos de bacterias que se han vuelto resistentes y contra los que ya no funcionan los fármacos convencionales. También podemos generar productos que afecten directamente a las bacterias que nos afectan y no a las que necesitamos, como las que tenemos en la flora intestinal. El ARN puede distinguir entre aquellas bacterias que son patogénicas de las que no lo son y tienen que estar allí para que estemos saludables”.
Los especialistas coinciden en la importancia del apoyo de la investigación en ácidos nucleicos a corto, mediano y largo plazo, pues este campo de investigación es muy flexible y abre muchas perspectivas.
“Debe apoyarse a la investigación ya no como cuestión básica de desarrollo, pues tiene implicaciones hasta de seguridad nacional. Tenemos que estar preparados para todo lo que viene porque el coronavirus es solo una parte de este mundo globalizado donde todo está conectado y un patógeno puede alcanzar cualquier lugar del mundo en 24 horas. Podemos prevenir teniendo a todos estos mensajeros de ARN listos, almacenados y estables, para que cuando llegue una enfermedad se pueda responder rápidamente”, concluye Álvarez Salas.
ALEJANDRO SÁNCHEZ FLORES Secuenciación Masiva y Bioinformática del Instituto de Biotecnología de la UNAM “Estas vacunas no utilizan vehículos virales atenuados, sino nanopartículas que lo que hacen es fusionarse a las células del músculo para inyectar la información”
LUIS MARAT SALAS Laboratorio de Terapia Génica del Departamento de Genética y Biología Molecular del CINVESTAV “La tecnología del ARN mensajero es muy interesante porque se salta un paso en lo que en biología es el flujo de información”