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Otorgan el Premio Nobel de Medicina a creadores de las vacunas ARNm contra la COVID-19



Por Rosario Vega y Miguel Ángel Méndez-Rojas

@Chayito09 @nanoprofe


Por Miguel Ángel Méndez-Rojas

@nanoprofe


El Premio Nobel en Medicina y Fisiología 2023 se otorgó a Katalin Karikó (Szeged University) y Drew Weissman (University of Pennsylvania) por su trabajo en relación a modificaciones de nucleósidos base que permitieron el desarrollo de vacunas de mRNA efectivas contra la COVID-19.

Karikó, una investigadora húngara nacida en Szolnok, empezó a trabajar a los 23 años en el ácido ribonucléico (ARN), en el Centro de Investigaciones Biológicas de la Universidad de Szeged (Hungría), donde se doctoró. Despedida, se trasladó a la Universidad de Temple en 1985.

Como Hungría estaba bajo el dominio de la Unión Soviética, estaba prohibido salir del país con dinero, por lo que Katalin vendió el auto familiar y escondió el dinero en el osito de peluche de su hija Susan, de dos años. Era un viaje sin retorno, a un país donde no conocía a nadie.

Su llegada a los Estados Unidos de América no fue lo que esperaba: su interés en el ARN no tuvo eco en la comunidad científica, y sus primeros intentos de conseguir financiamiento fueron rechazados. Enfrentó el sexismo, el rechazo de sus colegas académicos e incluso le quitaron su posición académica. Pero su determinación y esfuerzo fueron mayores. Sacó adelante a su hija (que ganó una medalla de oro olímpica como parte del equipo de remo de los EUA) y se aferró a su trabajo sobre el ARN como proveedor de instrucciones para que las células fabriquen proteínas terapéuticas.

En 1997 conoció al inmunólogo Drew Weissman, quien trabajaba en el desarrollo de una vacuna contra el Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH). Trabajaron juntos en el desarrollo de una manera de evadir la respuesta inflamatoria hacia el ARN sintético y lo lograron, conteniéndolas en nanopartículas lipídicas.



Con esta tecnología, Pfizer/BioNTech y Moderna desarrollaron vacunas contra la COVID-19. Tanto ella como Weissman ganaron el Breakthrough Prize (3 millones de dólares) en 2021 y desde entonces eran fuertes candidatos para el Nobel de Medicina y Fisiología que hoy obtuvieron. Drew Weissmann (nacido en Lexington, MA en 1959) obtuvo su licenciatura en Bioquímica de la Universidad de Brandeis, en 1981, y su doctorado y grado de Doctor en Medicina en la Universidad de Boston, en 1987. Luego hizo una residencia médica bajo la supervisión de Anthony Fauci. Desde 1997 trabaja en la Universidad de Pennsylvania, donde inició un laboratorio para estudiar el ARN y la biología del sistema inmune innato. Ahí conoció a Katalin mientras sacaba unas fotocopias y ella le contó de su tristeza por no tener fondos para estudiar el ARN. Karikó trataba de usar al ARN para el tratamiento de enfermedades neurológicas e infarto, pero al empezar a trabajar con Weissman se enfocaron en usar el ARN para hacer vacunas. Las reacciones inmunes e inflamación como respuestas adversas fueron sus principales retos.


¿Como funcionan las vacunas ARNm?

Por Rosario Vega

@chayito09

Para recordar cómo funcionan las vacunas de ARN mensajero, diseñadas por los ganadores del premio Nobel, Katalin Karikó y Drew Weissman, les comparto este hilo del 20 de noviembre de 2020:

Vacunas ARNm

Hoy les platicaré un poco de vacunas, principalmente del tipo de vacuna que acaban de anunciar su efectividad en la fase 3 contra la COVID-19, es decir vacunas de ARN mensajero (ARNm). Comencemos con un poco de historia y generalidades de las vacunas.



Las vacunas son preparaciones que tienen como fin producir inmunidad contra una enfermedad concreta, estimulando al sistema inmune para la producción de anticuerpos. De esta manera, se activan las defensas del organismo ante enfermedades que pueden ser graves o mortales.

Las vacunas previenen la infección enseñando al organismo a detectar y destruir el patógeno viral, bacteriano o parásito frente al cual fueron diseñadas para actuar. Pero ¿por qué son importantes las vacunas?

Después del nacimiento, todos obtenemos de nuestra madre algo de "protección" contra los microbios a través de la placenta, pero sólo por un tiempo muy corto. Entonces, para adquirir "protección" se necesita la vacunación. Las vacunas ayudan a proteger contra enfermedades que solían ser mucho más comunes.

Los ejemplos incluyen tétanos, difteria, paperas, sarampión, tosferina, meningitis y poliomielitis. Muchas de estas infecciones pueden causar enfermedades serias o potencialmente mortales y llevar a discapacidades de por vida. Gracias a las vacunas muchas de estas enfermedades ahora son poco frecuentes.

¿Cómo funcionan las vacunas? Para estimular la respuesta inmune, se administra un microorganismo muerto atenuado o un derivado que reproduce la enfermedad -nombrándose vacuna-, sin llegar a reproducir la infección.

Esto provoca que el organismo adquiera memoria inmune frente a ese microorganismo en especial. Dependiendo del origen del antígeno administrado -antígeno: sustancia capaz de producir una respuesta inmune-, existen diferentes tipos de vacunas diseñadas para enseñar al sistema inmune cómo atacar a los virus, bacterias u otros microorganismos, y a las enfermedades que provocan.

Los diferentes tipos de vacunas son:

- Vacunas de virus vivos atenuados: sarampión, paperas, rotavirus, viruela, varicela, fiebre amarilla. - Vacunas inactivadas: hepatitis A, gripe, poliomielitis, rabia.

- Vacunas con toxoides: tétanos.

- Vacunas de subunidades, vectores virales, recombinantes, polisacáridas y combinadas (ADN, ARN): hepatitis B, virus del papiloma humano, VIH, etc.

Hoy quiero platicarles de la vacuna que desarrollaron Pfizer/BioNTech y Moderna, que son del tipo vacunas de ARN mensajero. Estas vacunas son recientes y en lugar de introducir en el organismo un patógeno atenuado o una parte de éste, se dan las instrucciones para que sea nuestro organismo el que produzca el antígeno (en este caso una proteína), que desencadene la reacción del sistema inmune.

Para no perdernos, recordemos que es un antígeno: "toda sustancia o molécula capaz de producir una respuesta inmune". En el caso del virus SARS-CoV-2 sería la proteina S (spike o espícula) la que producirá esa respuesta inmunitaria.



De regreso a la vacuna, comencemos con un poco de biología para explicar que es ADN, ARN y la función que cumple cada uno. En cada célula de cada organismo vivo hay una molécula de ADN que contiene la información genética de ese ser vivo y se encuentra en el núcleo. El ADN se compone por una serie de cuatro bloques y esa secuencia da instrucciones para fabricar proteínas. Para que este proceso se lleve a cabo hace falta un intermediario, el ARN, que lleva la información genética del ADN a la maquinaria celular responsable de sintetizar las proteínas.

¡No se me pierdan! Vamos a utilizar una analogía de un artículo muy interesante: Imagínense al ADN como a un libro de recetas. En él están todas las recetas, pero no se utilizan. Llega un chef -el ARN mensajero- y hace una copia de una receta (la receta sería la proteína). La lleva a la cocina -la maquinaria que está en la célula- y añade los ingredientes en el orden y cantidades que marca la receta. Al final, tiene su platillo preparado (proteína, que sería el antígeno en este caso).

Las vacunas de ARNm se aprovechan de este sistema y en vez de introducir el antígeno, introducen una secuencia de ARNm con las instrucciones para producir, en este caso, la proteína: antígeno. Una vez que la proteína es producida por nuestras células, ellas mismas van a presentarlas a las células del sistema inmune.

El sistema inmune hace su trabajo y desarrolla los anticuerpos específicos para combatir ese antígeno... y a partir de ahí lo recordará por si aparece -si nos llegamos a enfermar- para neutralizarlo.

Con esta técnica se inyectan en el organismo hebras de instrucciones genéticas: en este caso ARNm, es decir una molécula que va a dar instrucciones a nuestras células sobre qué hacer.

Hay que entender que nuestras células son una minifábrica de proteínas, y todas las instrucciones están contenidas en su núcleo. Ambas vacunas (Pfizer/BioNTech y Moderna) comparten la misma técnica y representan la primera generación de las vacunas basadas en el ARN mensajero, técnica que consiste en inocular el código genético que porta el virus. El ARNm viene protegido simplemente por una capa lipídica.

Entonces se preguntarán ¿cuáles son las ventajas de estas vacunas? Este tipo de vacunas se consideran prometedoras por lo siguiente:

- Son seguras, porque no se hacen con patógenos inactivados ni con partes de esos patógenos, así que no contienen componentes infecciosos.

- Serían eficaces: estudios clínicos indican que estas vacunas generan una buena respuesta inmune y son bien toleradas por individuos sanos, con pocos efectos secundarios.

- Son fáciles y baratas de producir, porque se pueden generar rápidamente en un laboratorio, producirlas a gran escala y son modificables para adaptarse a las necesidades cambiantes de brotes de enfermedades infecciosas.

Existe escepticismo porque se pensaría que el ARN administrado podría modificar nuestro propio ADN, causando daños aún desconocidos. Sin embargo, eso no es posible: las vacunas ARNm no podrían interferir en la secuencia de ADN de nuestras células porque, a diferencia del ADN que se encuentra en el núcleo de la célula, el ARN se encarga de llevar las instrucciones a la maquinaria celular fuera del núcleo. El RNA no entra en el núcleo durante el proceso y por eso no hay riesgo que se integre al genoma. Una "desventaja" es que hasta la fecha no se ha aprobado ninguna vacuna de ADN o ARN para humanos. Pero para eso son las pruebas que llevan a cabo las farmacéuticas: estudios en fase 3, que van a indicar si estas vacunas son seguras y confiables.

La vacuna de Pfizer/BioNTech necesita almacenarse a temperaturas muy bajas (-80ºC), y la de Moderna a temperaturas más accesibles, entre los 2ºC y los 8ºC durante 30 días. Además en un almacenamiento a -20ºC es estable hasta 6 meses, que es la temperatura de un congelador estándar.



Además, es capaz de no perder sus propiedades durante 12 horas a temperatura ambiente. Este aspecto, a priori, parece una ventaja de la vacuna de Moderna frente a la de Pfizer/BioNTech pero, se preguntarán, ¿si ambas se basan en la misma técnica, por qué una necesita temperaturas más bajas que otra? La razón es por la concentración de RNA de ambas vacunas: la de Moderna tiene más de tres veces RNA que la de Pfizer/BioNTech. Por eso, aunque se degrade una parte, sigue siendo efectiva. Hasta noviembre de 2020 nunca se había aprobado una vacuna de ARNm o plataforma tecnológica para su uso en humanos. Así que vivimos momentos únicos en la historia: será la primera vez que una vacuna de este tipo se usará en humanos.

¡Una historia maravillosa!

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