Premio Nobel de Medicina 2023 para las vacunas de ARN mensajero
Amparo Tolosa, Genotipia

Katalin Karikó y Drew Weissman han sido galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2023 por sus descubrimientos sobre las modificaciones de bases que permitieron el desarrollo de vacunas efectivas de ARN mensajero frente a COVID-19.

Las vacunas de ARN mensajero representan uno de los principales hitos científicos de los últimos años. Su desarrollo marcó un punto de inflexión en la búsqueda de soluciones para la pandemia de COVID-19, con resultados notables como la reducción en el número de casos y muertes asociadas a la enfermedad.

Impulsadas por la necesidad del momento, las vacunas de ARN mensajero para COVID-19 se desarrollaron rápida y eficazmente. Este avance fue posible gracias a las décadas previas de investigación básica, durante las que los estudios de Katalin Karikó y Drew Weissman tuvieron un papel esencial.

“Las vacunas han salvado millones de vidas y prevenido la enfermedad grave en muchas más, permitiendo a las sociedades su apertura y vuelta a las condiciones normales”, destacan desde la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska, institución responsable de otorgar el Premio Nobel de Medicina y Fisiología. “A través de sus descubrimientos fundamentales sobre la importancia de la modificación de las bases en el ARN mensajero, los laureados con el Nobel de este año contribuyeron críticamente a este transformador desarrollo durante una de las más grandes crisis de salud de nuestro tiempo”.

Descubriendo el potencial terapéutico del ARN 

La clave de las vacunas de ARN está en un concepto sencillo: utilizar el ARN, molécula intermediaria entre el ADN y las proteínas, como herramienta terapéutica. La idea básica es que si se administra un ARN mensajero que codifica una proteína terapéutica para tratar una enfermedad, las propias células pueden convertirse en pequeñas fábricas de producción del fármaco.

Si bien el planteamiento del ARN terapéutico es muy sencillo, el desarrollo de fármacos basados en ARN ha tenido que solucionar diferentes problemas hasta poder llegar a utilizarse en la práctica clínica. Y los estudios de Karikó y Weissman han sido claves para este proceso.

Uno de estos problemas era que el ARN producido en los laboratorios era detectado por las células como un agente extraño y por lo tanto, degradado. Esta respuesta, normalmente beneficiosa para hacer frente a los virus que, como el coronavirus, tienen genomas de ARN, limitaba el desarrollo de terapias basadas en ARN. Por una parte, inducía una respuesta celular frente a la molécula que debía ser terapéutica. Y por otra, podía derivar en una respuesta inmunitaria perjudicial.

La respuesta inmunitaria frente al ARN sintético frenó notablemente los estudios sobre el ARN como herramienta terapéutica a principios de los años 1990. Katalin Karikó, convencida del potencial del ARN, continuó investigando en la Universidad de Pensilvania. Posteriormente, con la llegada de Drew Weissman, inmunólogo interesado en la activación de respuestas inmunitarias por parte de las vacunas, ambos investigadores se enfocaron en cómo interaccionan los diferentes ARNs con el sistema inmunitario.

En 2005, Katalin Karikó y Drew Weissman descubrieron que  la respuesta inmunitaria que genera el ARN sintético al ser introducido en las células se podía evitar incorporando nucleósidos modificados en el ARN. También demostraron que las modificaciones aumentaban la estabilidad del ARN. En resumen, encontraron una forma para que el ARN utilizado como terapia pasase desapercibido y no activase una respuesta inflamatoria, además de permanecer activo durante más tiempo.

Del ARN a las vacunas de ARN mensajero

Una vez solucionado uno de los problemas principales para la utilización del ARN como molécula terapéutica, diferentes empresas comenzaron a trabajar en las vacunas de ARN mensajero. El concepto de estas vacunas es sencillo: aprovechar el carácter temporal del ARN para que las células produzcan una proteína que genere una respuesta inmunitaria frente a una molécula de interés.

Cuando surgió la pandemia de COVID-19 en 2020, el conocimiento obtenido en los años anteriores facilitó el rápido desarrollo de las conocidas vacunas de ARN mensajero de BioNTech-Pfizer y Moderna. El objetivo de estas vacunas era prevenir la infección, entrenando al organismo para que fuera capaz de reconocer al coronavirus y actuar frente a él en caso de entrar en contacto. Para ello, las vacunas de ARN frente al COVID-19 consistían en partículas lipídicas  que en su interior cargaban con moléculas de ARN modificado que codifican la proteína S, una proteína clave para la entrada del virus en las células humanas.

Tras los ensayos clínicos pertinentes, que indicaron la seguridad de las vacunas y demostraron una eficacia de alrededor del 95%, las vacunas de ARN mensajero se aprobaron en tiempo record y desde entonces millones de personas han recibido alguna dosis.

Las aplicaciones del ARN mensajero como herramienta terapéutica

Más allá del impacto que han tenido las vacunas de ARN mensajero en el control de la pandemia de COVID-19, el potencial terapéutico del ARN mensajero se extiende en múltiples direcciones. En primer lugar, hacia el diseño de vacunas para  hacer frente a otros patógenos, como la gripe. Además, también se está investigando su utilidad en enfermedades no infecciosas, como el cáncer. En este contexto se están diseñando vacunas de ARN mensajero personalizadas que produzcan proteínas capaces de reconocer marcadores de las células tumorales.

En definitiva, el descubrimiento de Karikó y Weissman sobre la modificación del ARN mensajero abrió el camino hacia el desarrollo de las aplicaciones clínicas basadas en ARN mensajero. Y la primera de ellas, las vacunas de ARN mensajero frente a COVID19, han tenido un papel esencial en el control de la pandemia y la vuelta a la normalidad.

“Los resultados publicados por Karikó y Weissman en su artículo seminal de 2005 recibieron poca atención en su momento, pero sentaron las bases de avances de importancia crítica que han servido a la humanidad durante la pandemia de COVID-19”, destacan desde la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska.

En la actualidad Katalin Karikó es profesora en la Universidad Szeged y la Universidad de Pensilvania, además de vicepresidenta senir de la empresa BioNTech RNA Pharmaceuticals. Drew Weissman es profesor en la Universidad de Pensilvania y director del Instituto Penn de Innovaciones de ARN. Previamente, ambos investigadores habían recibido diversos premios, entre ellos el Premio Princesa de Asturias de 2021, por sus estudios sobre el ARN mensajero.

Fuentes:

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2023. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2023/press-release/

Scientific background. Discoveries concerning nucleoside base modifications that enabled the development of effective mRNA vaccines against COVID-19. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2023/advanced-information/

Karikó K, Buckstein M, Ni H, Weissman D. Suppression of RNA recognition by Toll-like receptors: the impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA. Immunity. 2005 Aug;23(2):165-75. doi: 10.1016/j.immuni.2005.06.008.

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