La fábrica de vacunas que lleva dentro: vacunas básicas de ARN

A medida que el mundo se retira de la fase aguda de la pandemia COVID-19, entra en lo que puede ser un momento más difícil: controlar la presencia a largo plazo del virus SARS-CoV-2, que causa la enfermedad. En los casi dos siglos de historia de las prácticas modernas de vacunación, hemos tenido bastante éxito en encontrar formas de protegernos de las enfermedades infecciosas, y hay pocas dudas de que haremos lo mismo con el SARS-CoV-2. Pero desarrollar una vacuna contra cualquier virus o bacteria lleva tiempo y, en una situación de pandemia, es el momento adecuado.

Para crear una vacuna eficaz contra esta última amenaza viral, los científicos y médicos de todo el mundo han tomado otra forma de inocular. En lugar de estimular el sistema inmunológico de la forma habitual debilitando una muestra del virus, intentan utilizar el material genético del virus para estimular una respuesta inmunitaria. Estas vacunas de ARN son un nuevo enfoque para una nueva infección, y comprender cómo funcionan será clave para decidir si serán la forma correcta de atacar esta pandemia.

Estimulante por simulación

El sistema inmunológico es notablemente complejo y consiste en una colección de células y tejidos capaces de reconocer y eliminar organismos invasores y desarrollar una “memoria institucional” del conflicto para que futuras infecciones puedan tratarse rápidamente. Puede ser un poco difícil entender la terminología del sistema inmunológico, por lo que si ha pasado algún tiempo en biología en la escuela secundaria, es posible que desee consultar el artículo anterior que hice sobre las pruebas del sistema inmunológico COVID-19 que cubre los conceptos básicos del sistema inmunológico.

En el corazón, el sistema inmunológico funciona respondiendo a las proteínas presentes en los microbios invasores y lo hace en un ataque bilateral. Las cosas comienzan con el sistema inmunológico innato, una "fuerza de acción rápida" de las células que se une y se traga cada célula que tiene marcadores no autoproteicos que logran ingresar al cuerpo. Estos invasores se descomponen y las proteínas restantes se presentan a las células del sistema inmunológico adaptativo, que luego comienza el proceso más lento de creación de anticuerpos que se unen a las proteínas del invasor con gran especificidad. Estos anticuerpos se mejoran en gran medida para tratar la infección actual, y cuando la amenaza termine, las células que portan estos anticuerpos permanecerán en niveles bajos, listas para lanzar otro ataque si el invasor regresa.

La vacunación es un detonante contra el ataque de un sistema inmunológico adaptativo. Al desafiar a alguien con una muestra muerta de un patógeno o con una versión viva de este lo suficientemente debilitada como para no causar una enfermedad, el sistema inmunológico descubre cómo es la enfermedad. Al simular una infección, la vacunación anula el sistema inmunológico adaptativo, dando algo de inmunidad sin tener que examinar el proceso de la enfermedad. Por supuesto, es una advertencia. No todas las vacunas dan como resultado una inmunidad de por vida; esto es especialmente cierto para los virus de la influenza estacional, que tienden a mutar con frecuencia y presentan diferentes firmas para el sistema inmunológico, lo que requiere una nueva vacuna cada año. Pero en su mayor parte, preparar el sistema inmunológico con vacunas funciona lo suficientemente bien como para que docenas de enfermedades que alguna vez fueron mortales ya no sean una amenaza, y varias han sido erradicadas.

Sin embargo, la producción tradicional de vacunas es un proceso dolorosamente lento. Crear una versión del patógeno que estimule adecuadamente el sistema inmunológico sin causar la enfermedad que pretende prevenir es una tarea difícil. En el caso de las vacunas virales, el primer paso es aislar el virus y cultivar grandes cantidades. Para los virus de la gripe, esto se hace con huevos de gallina, según un millón al año. Otros virus crecen en cultivos de células de mamíferos que tienden a ser muy cautelosos con las condiciones de crecimiento. Una vez que ha crecido suficiente virus, debe aislarse del entorno de cultivo, limpiarse y agregarse a otros ingredientes que harán que la vacuna sea apta para inyección. Y eso es simplemente el proceso de fabricación; agregue la investigación y el desarrollo y el tiempo necesario para realizar pruebas de seguridad y eficacia, y el tiempo de comercialización de una nueva vacuna se puede medir fácilmente en años.

La fábrica de vacunas que llevas dentro

Para acortar el tiempo de desarrollo de una nueva vacuna, los fabricantes están tratando de aprovechar la ingeniería genética esencialmente haciendo que el paciente sea el fabricante. Las vacunas de ARN funcionan no introduciendo proteínas del virus en el paciente, sino más bien las instrucciones para producir esas proteínas en las propias células del paciente.

Recuerde que el ARN mensajero, o ARNm, se produce en las células mediante el proceso de transcripción, donde las secciones de ADN dentro del núcleo celular se copian en el ARN de ácido nucleico monocatenario. Esta transcripción se mueve desde el núcleo de la célula para ser utilizada por los ribosomas para crear cadenas de aminoácidos en un proceso conocido como traducción. Estos cordones polipeptídicos luego se ensamblan en formas complejas que dictan su función como proteínas finitas. Para obtener más detalles sobre el proceso, consulte mi artículo sobre el plegamiento de proteínas.

Esquema de vacunación con ARNm. También se muestra la vacuna de ADN; la ventaja de las vacunas de ARN es que la traducción tiene lugar directamente en el citosol sin transportar primero el ADN al núcleo para la transcripción. Fuente: Zhang et al. Avances en vacunas de ARNm para enfermedades infecciosas, Parte delantera. Immunol., 27 de marzo de 2019.

Por lo tanto, una vacuna de ARN busca colocar una secuencia de ARN específica en las células para que se traduzcan en proteínas. No es diferente del proceso real de infección por virus, que da como resultado que la carga genética del virus secuestra la maquinaria de la célula para hacer más copias de sí misma. Pero cuando un virus inyecta un genoma completo en la célula huésped, la carga útil de una vacuna de ARN es muy limitada y no tiene ninguna posibilidad de destruir las células que infecta, provocando los síntomas asociados con una infección por virus.

Una vez que se ha introducido una vacuna de ARN en un paciente, las cosas progresan como lo harían con una infección viral. Las células que toman el ARN tendrán que traducir el código genético que contiene, produciendo la proteína que codifica la secuencia. En el caso del SARS-CoV-2, la mayoría de los investigadores parecen centrarse en las proteínas de pico viral que estudian el exterior del virus y le permiten unirse a los receptores en el tracto respiratorio y digestivo humano. Al producir grandes cantidades de esta proteína, las propias células del paciente realizan el trabajo que normalmente se realiza en huevos de gallina o cultivos celulares, sin necesidad de un consumo costoso y prolongado del producto final. Y una vez que las células crean la proteína diana, o inmunógeno, está disponible para entrenar el sistema inmunológico adaptativo, que con suerte produce inmunidad extendida.

Ventajas y desventajas

El proceso de vacunación contra el ARN parece bastante sencillo, pero como ocurre con todo lo relacionado con la biología, hay más en la historia. Si bien se han probado algunas vacunas de "ARN desnudo", la simple inyección de una solución que contiene fragmentos de ARN no necesariamente funcionará. Cualquiera que haya trabajado alguna vez en un laboratorio biológico le dirá que el ARN es algo notoriamente delicado. A diferencia de su primo de ADN bicatenario y relativamente robusto, la cadena simple de ARN lo deja expuesto al ataque de ribonucleasas (ARNasas), enzimas que escinden de manera inespecífica el ARN en fragmentos. En el cuerpo, las ARNasas desempeñan un papel crucial en la regulación de la producción de proteínas al limitar la vida útil de los ARNm, y es muy probable que algunas o todas las vacunas que constan solo de ARN desnudo se degraden antes de producir cantidades útiles de proteína viral.

Para evitar el problema de la administración, algunas empresas se están centrando en la administración de vacunas de ARN utilizando nanopartículas lipídicas. Eso es exactamente lo que parece: una racha de ARN empaquetada en una pequeña bola de grasa. La idea es que el contenedor de lípidos protege al ARN de la degradación y facilita las células del paciente, entregando la carga útil genética directamente a su ubicación. Algunos fabricantes incluso trabajan en paquetes de lípidos personalizados que pueden apuntar a tipos de células específicos en el cuerpo.

No importa cómo se vea el vector de administración de las vacunas de ARN, la conclusión es que básicamente estamos construyendo partes virales artificiales, cargas genéticas que secuestran el mecanismo celular. La intención es terapéutica, por supuesto, pero el hecho es que al aprovechar lo que nuestras células ya están haciendo bien, podríamos hacer que las vacunas contra el COVID-19 y otras enfermedades, tal vez incluso el cáncer, lleguen a un mundo que espera mucho más rápido que intentarlo. hazlo de la manera tradicional.

  • Paul dice:

    ¡Maravilloso!

    • mm dice:

      Eggsactly lo que pensaba !! 1!

  • Vladimir dice:

    Felicitaciones, hemos distribuido ("distribuido") algunos artículos mucho peores aquí sobre este tema. Es preciso, claro y relativamente profundo. Quiero que los artículos de calidad sean lo más importante aquí.

  • alemán dice:

    Mmm.
    Creo que eso se llama "pollo con huesos" en algunos lugares.

  • nieve dice:

    Dan, hiciste un trabajo increíble al dividir un tema complicado en una descripción general bastante clara y concisa. ¡Muchas gracias por su contribución!

  • Hirudinea dice:

    Veo en el artículo que dijiste que los cultivos de células de mamíferos son difíciles de cuidar y supongo que los huevos de gallina no serían útiles para todos los virus humanos, así que quiero saber si alguien intentó usar la línea celular HELA (o líneas celulares similares ), parecen más fáciles de cultivar y almacenar en el laboratorio y son líneas celulares humanas, entonces, ¿cuál es el problema?

    • Dan dice:

      La línea HELA tiene un estatus ético dudoso, para principiantes. También puede ser posible inyectar a humanos con fragmentos de otra línea celular humana, con sus propias curiosidades, también puede ser un problema.

      • Hirudinea dice:

        Bueno, sí, puede haber problemas con las células HELA, pero hay otras líneas celulares inmortales, en relación con los fragmentos, bueno, para eso está la investigación. Sigue siendo un buen artículo.

      • Bryce dice:

        La persona que hizo algo poco ético en las celdas HELA (quitárselas a un paciente sin permiso explícito) está muerta y enterrada. Es un completo absurdo ver que las células HELA que han beneficiado a tanta gente están manchadas de alguna manera debido a sus orígenes. Estoy de acuerdo en que se ha cometido una injusticia; un remedio apropiado podría ser, por ejemplo, indemnizar a los descendientes de la Sra. Lacks. Evitar las ventajas de esta línea celular solo juntaría mal tras mal; detener el uso de células HELA no beneficiará a nadie.

  • Daniel Matthews dice:

    "Vacunas de ARN por nanopartículas lipídicas" AKA hombre sintético modificado genéticamente. Qué vergüenza que tanta gente esté paranoica con los transgénicos, es tan estúpido como tener miedo de todos los libros solo porque pueden contener algo que no te gusta. ¿Cuántas personas tienen que morir y cuánto daño económico se debe hacer, sin mencionar el sufrimiento psicológico, antes de que se permita a la humanidad utilizar la tecnología genética de una manera madura y prudente?

    • Ren dice:

      Esto sucederá DESPUÉS de que la humanidad demuestre que puede / utilizará la tecnología genética solo de una manera madura y prudente.

      • Hirudinea dice:

        Si la humanidad pudiera usar la tecnología POST cuando ha demostrado que puede / hará uso de ella de una manera madura y sensata, todavía estaríamos vagando por las sabanas de África, desnudos, desenterrando raíces y larvas con nuestras manos. La humanidad solo puede inventar tecnología y luego descubrir sus costos y beneficios, porque el tiempo tiene la tediosa costumbre de ir en una sola dirección. (¡El maldito Cronus ama a Harry Styles!)

      • TerryMatthews dice:

        Se está haciendo mucho para prevenir el abuso de insecticidas y químicos suplementarios a los cultivos que, como ya sabemos, ingresan al suelo y al sistema hídrico y a nuestros vientres. Yo diría que es un uso maduro de la tecnología y ha existido durante décadas. Si desea un hambre prolongada y personas con cráneos blandos y articulaciones que exploten en sus cuerpos, asegúrese de seguir esa forma de agricultura. Nunca será perfecto, pero esa es la clave, a medida que nuestro conocimiento evolucione sobre el código genético y mejores formas de implementar lo bueno sobre lo malo. Cuando se trata de inmunología, siempre habrá gente buena tratando de curar cosas y gente mala que quiera explotar esas curas o técnicas. Es una herramienta como cualquier otra. Un martillo puede clavar un clavo o romper un cráneo. Una computadora puede ayudarnos a no fallar o un mal actor puede usarla en nuestra contra para desbloquearla y robarla. Bill Gates puede ser una mejor analogía, ya que la mayoría de ustedes parece odiar a Microsoft, pero miren el bien que la fundación Gates ha hecho contra la malaria. Jobs solo intentaría venderles máscaras faciales brillantes que se les da a las celebridades para comercializarlas gratis o comprar un nuevo sistema inmunológico después de pagar para saltar a una fila. De todos modos fue un artículo bueno e interesante como decían otros. Espero que veamos más de estos en HaD 🙂

    • Vicki McKinney dice:

      Quizás porque los alimentos transgénicos que están diseñados para tolerar la hinchazón repetida con glifosato para matar las malas hierbas absorben grandes cantidades de dicho glifosato, considerado por muchas organizaciones de salud como cancerígeno. La hibridación, por supuesto, dura décadas y ha producido plantas superiores en muchos casos. El diseño de semillas que permitan el veneno en nuestro suministro de alimentos y envenenen a los agricultores que lo utilizan ha frustrado el concepto de OMG. Monsanto también quería el control global de las semillas. Cúlpelos a ellos, no a personas sin escrúpulos.

  • John Maciejewski dice:

    ¿Existe actualmente una vacuna contra el ARN?

    • Elliot Williams dice:

      No. Todavía en desarrollo.

      Editar: Más específicamente, hay uno en prueba ahora. Lo que significa que obtendrán resultados a fines de junio y, si se permiten más certificaciones, podría estar disponible tan pronto como en otoño, lo que sería un milagro, o tal vez más tarde. Si funciona tan bien como podría.

      por ejemplo, https://biontech.de/science/pipeline y busque BNT162. Puede haber otras empresas que hagan lo mismo. Este es solo el que encontré.

      • Mella dice:

        Supuse que John estaba apuntando a otra vacuna de ARN para alguna otra enfermedad (no COVID19) ... En otras palabras, ¿las vacunas de ARN ya son un mecanismo de vacuna confiable y bien entendido?

        O tal vez no. Pero me gustaría saber 🙂

        Gracias por un buen artículo con diagramas informativos.

        Ah, y para cualquiera que se pregunte, las células HELA son una hilera "inmortal" de células humanas que han sido cultivadas por un tumor sin el consentimiento de la persona de quien se originaron. Wikipedia tiene una buena pieza en https://en.m.wikipedia.org/wiki/HeLa

Joel Carrasco
Joel Carrasco

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