Cuál es el aporte de las vacunas genéticas para la cura del cáncer, esclerosis múltiple y otras enfermedades

(Infografía: Marcelo Regalado)

Toda catástrofe tiene su lado positivo. Como el Ying y el Yang. Dentro de todo lo malo, algo bueno emerge. Y ese pensamiento oriental podría relacionarse directamente con la actual pandemia emergida en China por el nuevo coronavirus SARS-CoV-2 que azota al mundo desde hace un año y que ya causó 93 millones de infectados y casi 2 millones de muertos.

Esa pequeña luz en medio de la oscuridad es el desarrollo científico detrás de las nuevas vacunas para prevenir la enfermedad COVID-19, que el nuevo coronavirus genera. Y dentro del lote de vacunas que ya se aplican en varios países del mundo, hay dos desarrollos innovadores que han demostrado una alta eficacia y muy buena seguridad, los dos requisitos básicos para su éxito. Ellas son las vacunas genéticas de los laboratorios Pfizer-BioNTech y Moderna, que utilizan la nueva plataforma de ARN mensajero.

Pero la noticia que sobresale y que entusiasma al los científicos en todo el mundo, es que esta nueva tecnología no solamente servirá para detener el avance del nuevo coronavirus. La innovadora plataforma genética ya está siendo investigada para combatir otras enfermedades como el cáncer, la esclerosis múltiple y más. Actualmente, se están desarrollando nuevas vacunas de ARN para 30 enfermedades infecciosas diferentes. “Cinco de ellas se están probando ya en humanos: dos contra el virus del sida, una contra la gripe estacional, otra contra todas las gripes, y otra contra el virus del herpes genital. Potencialmente el ARN permite atacar a muchos patógenos, no solo virus, sino también parásitos como el de la malaria.

Esta semana, el laboratorio BioNTech, publicó un estudio, aún en fase inicial, que ejemplifica el potencial de esta revolucionaria técnica, en el que se demuestra como se revierte en animales una enfermedad de la que no se conoce la causa y para la que no hay cura: la esclerosis múltiple, una dolencia que puede generar desde pocos hormigueos en los miembros hasta la parálisis casi completa. Por razones que la ciencia todavía desconoce, el sistema inmune de los pacientes comienza a atacar a su propio organismo, en concreto a la vaina protectora de los nervios llamada mielina, lo que puede provocar daños en el sistema nervioso central. Hay pacientes en toda su vida solo sufrieron un ataque, pero hay otros que tienen ataques continuos y su movilidad y deterioro cognitivo aumentan.

El trabajo de la doctora Katalin Karikó y el doctor Ugur Sahin, publicado en Science, explica que un tratamiento basado en un ARN mensajero modificado fue bien tolerado por los animales. La inyección produce una proteína que es capaz de modular el sistema inmune. Los ratones tratados mostraron al comienzo del tratamiento un freno del deterioro y luego una reversión de la enfermedad. En algunos casos la vacuna revirtió la parálisis que sufrían esos animales.

Hay dos patógenos que causan la mayor cantidad de enfermedades que existen. Ellos son los virus y las bacterias, que incluso interactúan entre sí y buscan de combatirse en el amplio campo de batalla que es la naturaleza. El ARN, una de las herramientas que utilizan tradicionalmente las bacterias para combatir los virus, se transformó en una de las mejores armas que los humanos han descubierto para luchar contra la actual pandemia originada por un virus.

La bioquímica de la Universidad de Berkeley, Jennifer Doudna, fue pionera en determinar la estructura del ARN, lo que la ayudó a ella y a su asesor de doctorado a descubrir cómo podría ser el origen de toda la vida en este planeta. Luego, ella y su colega francesa Emanuelle Charpentier inventaron una herramienta de edición de genes guiada por ARN, que les valió el Premio Nobel de Química 2020. La herramienta se basa en un sistema que utilizan las bacterias para combatir los virus. Las bacterias desarrollan secuencias repetidas agrupadas en su ADN, conocidas como CRISPR, que pueden recordar virus peligrosos y luego desplegar tijeras guiadas por ARN para destruirlos. En otras palabras, es un sistema inmunológico que puede adaptarse para combatir cada nueva ola de virus, justo lo que los humanos necesitamos en la actualidad.

El año de la plaga de 2020 será recordado como el momento en que estas vacunas tradicionales fueron suplantadas por algo fundamentalmente nuevo: las vacunas genéticas, que entregan un gen o un fragmento de código genético a las células humanas. Las instrucciones genéticas luego hacen que las células produzcan, por sí mismas, componentes seguros del virus objetivo para estimular el sistema inmunológico del paciente y combatirlo cuando irrumpe en el organismo.

Para el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19, el componente clave es su proteína de punta, que cubre la envoltura externa y le permite infiltrarse en las células humanas. Un método para hacer esto es insertando el gen deseado, usando una técnica conocida como ADN recombinante, en un virus inofensivo que puede llevar el gen a las células humanas. Para hacer una vacuna COVID, se edita un gen que contiene instrucciones para construir parte de una proteína de pico de coronavirus en el ADN de un virus debilitado como un adenovirus, que puede causar el resfriado común. La idea es que el adenovirus rediseñado se infiltrará en las células humanas, donde el nuevo gen hará que las células produzcan muchas de estas proteínas de pico.

Como resultado, el sistema inmunológico de la persona estará preparado para responder rápidamente si ataca el coronavirus real. Este enfoque condujo a uno de los primeros candidatos a vacuna COVID, desarrollado en el Instituto Jenner de la Universidad de Oxford. Allí, los científicos modificaron el gen de la proteína de punta en un adenovirus que causa el resfriado común en los chimpancés, pero que es relativamente inofensivo en los humanos.

Pero otra forma de introducir material genético en una célula humana y hacer que produzca los componentes de un virus peligroso, como las proteínas de pico, que pueden estimular el sistema inmunológico. En lugar de transformar el gen del componente en un adenovirus, simplemente puede inyectar el código genético del componente en humanos como ADN o ARN. Respecto a la utilización del primero, hasta ahora no se ha desarrollado ningún mecanismo de administración fácil y confiable para introducir vacunas de ADN en el núcleo de las células humanas.

Lo cual nos deja la molécula estrella en la lucha contra COVID-19 que es el ARN. Mientras el ADN permanece acomodado en el núcleo de nuestras células, protegiendo la información que codifica, el ARN, por otro lado, sale y despliega su artillería. Los genes codificados por nuestro ADN se transcriben en fragmentos de ARN que salen del núcleo de nuestras células hacia la región de fabricación de proteínas. Allí, este ARN mensajero (ARNm) supervisa el ensamblaje de la proteína especificada. En otras palabras, en lugar de quedarse en casa seleccionando información, crea productos reales.

Los doctores Sydney Brenner de Cambridge y James Watson de Harvard, identificaron y aislaron por primera vez moléculas de ARNm en 1961. Pero fue difícil con aquella tecnología que la molécula sobreviviera, porque el sistema inmunológico del cuerpo a menudo destruía el ARNm que los investigadores diseñaron e intentaron introducir en el cuerpo. Luego, en 2005, un par de investigadores de la Universidad de Pensilvania, Katalin Kariko y Drew Weissman, demostraron cómo modificar una molécula de ARNm sintético para que pudiera ingresar a las células humanas sin ser atacada por el sistema inmunológico del cuerpo.

Cuando la pandemia de COVID-19 golpeó hace un año, dos compañías farmacéuticas jóvenes e innovadoras decidieron intentar aprovechar este papel que juega el ARN mensajero: la empresa alemana BioNTech, que formó una sociedad con la empresa estadounidense Pfizer; y Moderna, con sede en Cambridge, que recibió el apoyo del doctor Anthony Fauci y el gobierno estadounidense. Su misión era diseñar ARN mensajero que llevara las letras de código para formar parte de la proteína del pico del coronavirus y desplegarla en células humanas.

BioNTech fue fundada en 2008 por el equipo de marido y mujer de Ugur Sahin y Ozlem Tureci, que se conocieron cuando se estaban formando para ser médicos en Alemania a principios de la década de 1990. Ambos eran de familias de inmigrantes turcos y compartían la pasión por la investigación médica, tanto que pasaron parte del día de su boda trabajando en el laboratorio. Fundaron BioNTech con el objetivo de crear terapias que estimulen el sistema inmunológico para combatir las células cancerosas. También pronto se convirtió en líder en el diseño de medicamentos que utilizan ARNm en vacunas contra virus.

Una vacuna de ARNm tiene ciertas ventajas sobre una vacuna de ADN, que tiene que usar un virus rediseñado u otro mecanismo de administración para atravesar la membrana que protege el núcleo de una célula. No es necesario que el ARN ingrese al núcleo. Simplemente debe administrarse a la región externa más accesible de las células, el citoplasma, que es donde se construyen las proteínas. Las vacunas Pfizer-BioNTech y Moderna lo hacen encapsulando el ARNm en diminutas cápsulas aceitosas, conocidas como nanopartículas lipídicas. Moderna había estado trabajando durante 10 años para mejorar sus nanopartículas. Esto le dio una ventaja sobre Pfizer-BioNTech: sus partículas eran más estables y no tenían que almacenarse a temperaturas extremadamente bajas.

En noviembre, los resultados de los ensayos de última etapa de Pfizer-BioNTech y Moderna volvieron con hallazgos contundentes: ambas vacunas tenían una efectividad superior al 90%. Unas semanas más tarde, con COVID-19 una vez más surgiendo en gran parte del mundo, recibieron la autorización de emergencia de la Administración de Drogas y Alimentos de los EEUU. Y se convirtieron en la vanguardia del esfuerzo biotecnológico para hacer retroceder la pandemia. La invención de vacunas de ARN fácilmente reprogramables fue un triunfo ultrarrápido del ingenio humano, pero se basó en décadas de investigación impulsada por la curiosidad sobre uno de los aspectos más fundamentales de la vida en el planeta tierra: cómo se transcriben los genes en ARN que le dicen a las células qué proteínas ensamblar.

La pandemia por COVID-19 no será la plaga final. Sin embargo, gracias a la nueva tecnología de ARN, es probable que nuestras defensas contra la mayoría de las plagas futuras sean inmensamente más rápidas y efectivas. A medida que surgen nuevos virus, o cuando el coronavirus actual muta, los investigadores pueden recodificar rápidamente el ARNm de una vacuna para atacar las nuevas amenazas. “Fue un mal día para los virus”, dice el presidente de Moderna, Noubar Afeyan, un armenio nacido en Beirut que emigró a los Estados Unidos, sobre el domingo en el que recibió los resultados del ensayo clínico de su empresa. “Hubo un cambio repentino en el equilibrio evolutivo entre lo que puede hacer la tecnología humana y lo que pueden hacer los virus. Es posible que nunca más tengamos una pandemia”.

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