2020 fue el año de la pandemia. Pero la llegada de Covid-19 en enero no solo arrojó una llave del tamaño de la Tierra en nuestras vidas, sino que también dictó el curso del descubrimiento científico. Nunca antes se había dedicado tanta atención, inversión y pasión a un problema científico. Nunca antes los servidores de preimpresión se han disparado en popularidad, lo que permite a los científicos compartir descubrimientos a la velocidad del rayo. Y nunca antes habíamos logrado construir un arsenal para hacer retroceder una forma de vida completamente nueva para nosotros, acelerando enormemente el desarrollo de vacunas en meses, si no en años, un verdadero cambio de paradigma no solo en vacunología, sino también en cómo se hace y se comunica la ciencia.

Sin embargo, no quiero centrarme únicamente en Covid-19. Ahora estamos en el juego final. La semana pasada, la FDA y sus equivalentes canadienses y británicos aprobaron la vacuna de ARNm de Pfizer-BioNTech para uso de emergencia. La vacuna de ARNm de Moderna está pisándole los talones, y también cuenta con una tasa de éxito de más del 90 por ciento. Los trabajadores de primera línea están recibiendo el golpe en todo el país. Y docenas de otras vacunas todavía están en la carrera de ratas.

No hay escapatoria de Covid-19 en una retrospectiva de fin de año. Pero hay buenas razones para mirar hacia el futuro: la biotecnología y la camaradería que crearon un tipo de vacuna completamente nuevo a un ritmo récord no se limita a la pandemia, la investigación de vacunas o las enfermedades infecciosas. Tienen el poder de revisar completamente la medicina.

Las vacunas de ARNm entran en el escenario central

Es posible que haya escuchado que las vacunas de ARNm nunca antes habían sido aprobadas por la FDA. Sin embargo, la ciencia detrás de ellos tiene décadas de duración, cortesía de una joven bióloga nacida en Hungría detrás de un descubrimiento clave de ARNm, uno tan novedoso e innovador que precipitó la muerte de su carrera.

Casi todas las formas de vida están construidas y funcionan con proteínas. Pero las instrucciones para construir proteínas se guardan en nuestro material genético. Piense en el ADN como una biblioteca y en la fábrica de construcción de proteínas de la célula como una instalación lejana que habla un idioma diferente. El ARNm, abreviatura de ARN mensajero, es el traductor que se mueve literalmente entre la biblioteca de ADN de nuestras células y la fábrica de proteínas.

En otras palabras, nuestros cuerpos escuchan el ARNm para decidir qué proteínas construir. Si pudiéramos diseñar y sintetizar ARNm artificial y enviarlo a las células, en teoría es posible secuestrar el propio sistema de construcción de proteínas de nuestras células para producir cualquier proteína que queramos, incluso aquellas que son extrañas, como las proteínas virales.

Ese es el razonamiento detrás de las vacunas de Pfizer-BioNTech y Moderna. Al entregar el ARNm de una parte viral a nuestras células, nuestros cuerpos producirán estas proteínas. Debido a que estas proteínas son básicamente “invasores alienígenas”, nuestro sistema inmunológico aprende a reconocerlas y crea un recuerdo de esos enemigos. Cuando se encuentra con una infección real, todo el ejército inmunológico de anticuerpos entrenados y células asesinas puede entonces rápidamente cobrar vida, rechazando al invasor antes de que tenga la oportunidad de propagarse o reproducirse.

Hay una razón por la que las vacunas de ARNm son tan deseables. En comparación con los tradicionales basados ​​en proteínas, como los que involucran virus muertos que deben cultivarse en embriones de pollo (no es broma), el ARNm es increíblemente fácil de escalar en producción con bajos costos. Esto también hace posible filtrar a los candidatos a una velocidad supersónica, y en una pandemia, la velocidad lo es todo.

Al menos, esa es la teoría sobre el papel. Gracias a los recientes avances en biotecnología y a la ciencia de iluminación Covid-19, los medicamentos de ARNm finalmente se han convertido en una realidad de gran éxito.

Una receta para vacunas de ARNm

En términos generales, tres tecnologías principales han impulsado el éxito de las vacunas de ARNm en la carrera Covid-19: lectura del genoma completo, diseño y empaquetado de ARNm y síntesis de ARNm.

El primer paso para combatir cualquier enemigo viral es conocer a tu enemigo. Para el 11 de enero, los científicos chinos habían depositado partes del plano genético del virus en GenBank, una base de datos en línea muy popular para información genética. Pronto siguieron secuencias de genoma completo, “digitalizando” el virus y permitiendo comparaciones entre su modelo genético y otros virus conocidos. En un mes, supimos que el virus pertenecía a la familia de los coronavirus, lo que permitió a los científicos aprovechar la experiencia previa con virus similares (SARS, MERS) para perfeccionar las “proteínas de punta” de la superficie del recién llegado, llamadas así por sus formas irregulares, como objetivo potencial de la vacuna.

La secuenciación genética pronto tomó las riendas. Como una rama de la biología sintética, un campo que reorganiza los componentes básicos de la vida, el costo de hacer secuencias genéticas artificiales se ha reducido drásticamente, tanto que ahora es simple ordenar estas moléculas a través de compañías comerciales a un costo de dólares.

También ha hecho posible recrear un genoma completo desde cero al otro lado del mundo. Un grupo suizo, por ejemplo, usó los datos de China para sintetizar el genoma completo del SARS-CoV-2 en el laboratorio, esencialmente teletransportándolo instantáneamente a sus manos sin tener que esperar muestras físicas. Otros equipos reprodujeron solo la proteína de pico para analizar las porciones que son especialmente incendiarias para nuestro sistema inmunológico, lo que podría desencadenar una respuesta inmunológica mayor. A principios de febrero, mucho antes de que el mundo se diera cuenta de que estaríamos en medio de una pandemia, los científicos ya habían determinado la secuencia y la forma de la proteína que finalmente impulsó el desarrollo de nuestras vacunas de ARNm novedosas.

El siguiente paso fue encontrar un arma contra el virus e introducirlo en una celda. Gracias a las herramientas de alineación computacional, descubrir el código genético de la proteína de pico fue muy sencillo. La parte más difícil fue diseñar candidatos de ARNm, las “instrucciones”, para codificar la proteína de pico. Una razón frustrante por la que las vacunas de ARNm han fallado anteriormente es porque estas moléculas son extremadamente frágiles. El cuerpo, con su calor relativamente alto y multitud de proteínas de digestión molecular, es un lugar hostil.

La hostilidad también va al revés. Los ARNm sintéticos son muy extraños para nuestros cuerpos. Sin atención, pueden hacer que el sistema inmunológico se acelere, una condición peligrosa que podría resultar en problemas graves.

Aquí es donde la nueva tecnología se situó sobre los hombros de investigaciones ancestrales. Con la esperanza de hacer realidad los medicamentos de ARNm, los científicos han trabajado durante mucho tiempo para cambiar sus componentes básicos (“letras” muy similares a los conocidos escuadrones cuádruples de A, T, C y G del ADN) por otros ligeramente mejorados químicamente para aumentar su estabilidad. Otros intercambios ajustan la eficacia del ARNm para que desencadene una respuesta inmune similar a Ricitos de Oro, ni demasiado ni demasiado poco.

Finalmente, el ARNm desnudo necesita ingresar a una célula para funcionar. Pero una vez que lo hace, se corta casi instantáneamente. Sin ARNm pegado, nuestros cuerpos no pueden producir la proteína de pico viral, por lo tanto, no hay inmunidad. Para llevarlo a las células, los científicos se basaron en burbujas grasas, también conocidas como nanopartículas lipídicas, para formar un vaso alrededor de las hebras de ARNm. Estas naves espaciales celulares también son un regalo del pasado: en 2018, la FDA aprobó su uso para entregar otro tipo de moléculas de ARN. Los resultados de Pfizer-BioNTech y Moderna proporcionan algunas de las pruebas más sólidas de que también funcionan bien con los ARNm.

El éxito es indiscutible: Moderna pasó de analizar la secuencia genética del virus a un pinchazo experimental en el brazo en solo 63 días. Pfizer-BioNTech rompió la velocidad de la luz con su vacuna para uso de emergencia en menos de un año.

¿Ahora que?

Las biotecnologías que fabricaron las vacunas de ARNm de Covid-19 llegaron para quedarse. También lo son las fuentes de conocimiento que hemos obtenido de esta terrible prueba de fuego. Desde los entresijos de las respuestas inmunitarias hasta lo que hace que el ARNm sea más estable, menos tóxico y más fácil de administrar, hasta los avances en biología sintética y la colaboración global sin fisuras, la batalla contra Covid-19 destaca cómo un sueño científico de una década acaba de florecer. fruición.

Covid-19 es solo un enemigo. Ahora se podría utilizar una estrategia similar, con mucha más confianza, en nuestros enemigos de larga lucha como el VIH. Incluso las vacunas nuevas son solo una pequeña porción de lo que es posible. El ARNm es la “guía” del cuerpo para construir proteínas, cualquier proteína. Una hebra de ARNm sintético que reconoce ciertos tipos de cáncer podría conducir a “vacunas contra el cáncer” altamente específicas. BioNTech, por ejemplo, informó en 2017 que una vacuna contra el melanoma, hecha a medida para el perfil genético de cáncer único de cada uno de sus 13 participantes, tenía una mayor inmunidad contra sus tumores y reducía la posibilidad de propagación. El ARNm sintético podría producir artificialmente proteínas faltantes o defectuosas en el cuerpo, como las que son críticas para la vista normal o la función nerviosa.