Amparo Tolosa, Genotipia

El pasado viernes Katalin Karikó, Drew Weissman, Philip Felgner, Uğur Şahin, Özlem Türeci, Derrick Rossi y Sarah Gilbert recibieron el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2021 por su contribución al desarrollo de alguna de las vacunas contra la COVID-19 aprobadas hasta la fecha.

Las vacunas representan uno de los mayores éxitos de la ciencia para proporcionar soluciones a la pandemia de COVID-19. Su impacto sobre las poblaciones vacunadas ha sido notable, tanto en la reducción de números de casos como en el de muertes asociadas a la enfermedad.

Uno de los aspectos más destacados de las nuevas vacunas es que su desarrollo ha sido extraordinariamente rápido: apenas 11 meses, cuando habitualmente se tarda más de una década desde el diseño hasta la aprobación. Este hito científico se asienta sobre décadas de investigación básica, y ha sido posible gracias al trabajo de numerosos investigadores, entre los que destacan, por sus aportaciones, los galardonados con el Premio Princesa de Asturias.

Los siete investigadores han contribuido de forma significativa al desarrollo de las vacunas aprobadas para COVID-19, todas ellas dirigidas a inducir la producción de una proteína del coronavirus en el organismo, con el objetivo de entrenar al sistema inmunitario frente a una posible exposición al virus.

Las investigaciones de Katalin Karikó, Drew Weissman, Philip Felgner, Uğur Şahin, Özlem Türeci y Derrick Rossi han marcado algunos de los puntos más destacados en el desarrollo de las vacunas de ARN mensajero. El concepto de estas vacunas es sencillo: utilizar la temporalidad del ARN para inducir en las células la producción de una proteína que genere una respuesta inmunitaria frente a una molécula viral. Su diseño, también podría considerarse simple: consisten en partículas lipídicas que contienen en su interior moléculas de ARN modificado que codifican para la proteína S, proteína clave para la entrada del virus en las células humana. No obstante, su sencillez y elegancia no deben engañarnos: detrás del concepto y el diseño hay años de investigación y de ciencia.

En 2005, Katalin Karikó y Drew Weissman descubrieron que cuando se incorporaban nucleósidos modificados al ARN se podía evitar la respuesta inmunitaria que genera el ARN al ser introducido en las células. Esta respuesta, que es beneficiosa para hacer frente a los virus que como el coronavirus tienen genomas de ARN, resultaba una limitación para el desarrollo de terapias basadas en ARN, ya que inducía una respuesta celular frente a la molécula que debía ser terapéutica. Gracias a Karikó y Weissman, que también demostraron que las modificaciones aumentaban la estabilidad del ARN, se encontró una forma para que el ARN utilizado como terapia pase desapercibido y no active una respuesta inflamatoria, además de permanecer activo durante más tiempo.

El trabajo de Philip Felgner ha contribuido al desarrollo de las vacunas a través de dos vías. En primer lugar, en 1987 el investigador desarrolló un tipo de liposomas que permiten transportar ácidos nucleicos al interior de las células. Felgner y colaboradores fueron los primeros en utilizar lípidos cargados positivamente para encapsular ácidos nucleicos (cargados negativamente), proporcionando un sistema para introducir ARN o ADN al interior de las células que se utiliza en múltiples aproximaciones, terapéuticas y de investigación. Además, el investigador es pionero en el desarrollo de plataformas que detectan anticuerpos frente a miles de proteínas de forma simultánea. Estas plataformas permiten identificar antígenos candidatos para desarrollar vacunas, así como estimar la capacidad de una formulación de vacuna para generar inmunogenicidad.

Derrick Rossi, uno de los fundadores de la empresa Moderna, responsable de una de las vacunas de ARN mensajero para COVID-19, demostró en 2010 junto a su equipo que el tratamiento con ciertos ARNs mensajeros modificados (como indicaban los estudios de Karikó y Weissman) podía reprogramar diferentes tipos de células a estados pluripotentes y posteriormente diferenciarlas en células musculares. El investigador fundó ese mismo año Moderna (nombre derivado de Modified RNA), con el objetivo de desarrollar terapias basadas en ARN mensajero.

El equipo formado por Uğur Şahin y Özlem Türeci lleva más de dos décadas estudiando el ARN mensajero como herramienta terapéutica. Algo menos de tiempo ha transcurrido desde que fundaron la empresa BioNTech (nombre derivado de Biopharmaceutical New Technologies) cuyo objetivo era desarrollar vacunas personalizadas que permitieran entrenar al organismo para hacer frente al cáncer.

Cuando comenzó la pandemia de COVID19, Moderna y BioNTech reaccionaron rápidamente. Ambas empresas disponían de la tecnología necesaria para producir vacunas de ARN mensajero y solo necesitaban una secuencia para empezar a trabajar. Así, en cuanto se publicó la secuencia del genoma del virus empezaron a desarrollar sus vacunas de ARN mensajero, cada una con características específicas pero una base común. Apenas unos meses después, tras los estudios y comprobaciones preliminares, comenzaron los ensayos clínicos en personas para evaluar su eficacia. Finalmente, tras su aprobación, millones de personas han recibido una de las vacunas.

Por otra parte, Sarah Gilbert, bioquímica experta en el desarrollo de vacunas para la gripe y virus emergentes, forma parte del equipo de responsables del diseño y desarrollo de otra vacuna mayoritaria en Europa, la vacuna de Oxford/Astrazeneca. Esta vacuna consiste en un vector viral no replicativo que contiene las instrucciones de la proteína S del coronavirus.

Ciencia con importantes repercusiones para el futuro

El Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2021 premia la contribución de Katalin Karikó, Drew Weissman, Philip Felgner, Uğur Şahin, Özlem Türeci, Derrick Rossi y Sarah Gilbert en el desarrollo de las vacunas para COVID-19. No obstante, el beneficio de sus investigaciones se extiende más allá de esta enfermedad.

Las estrategias moleculares utilizadas en las vacunas frente a COVID-19 podrían utilizarse para hacer frente a otros patógenos. Sarah Gilbert, por ejemplo, trabaja en el desarrollo de una vacuna universal para la gripe y las plataformas de vacunas basadas en ARN mensajero podrían adaptarse en el futuro, para hacer frente a otros virus emergentes.

Los avances relacionados con el trabajo de los galardonados también tienen aplicaciones más allá de las enfermedades infecciosas, como por ejemplo en cáncer. En este caso, las vacunas de ARN mensajero funcionan como vacunas personalizadas y se diseñan para producir proteínas que reconozcan antígenos producidos por las células tumorales. En la actualidad ya se están realizando ensayos clínicos con pacientes de diferentes tipos de cáncer, según indicaron Uğur Şahin y Özlem Türeci en la rueda de prensa previa a la entrega de los Premios Princesa de Asturias. Los investigadores estiman que en cuatro o cinco años los resultados mostrarán el éxito de estas vacunas y destacaron que han trabajado para que su producción sea más asequible y puedan utilizarse como parte de los Sistemas Nacionales de Salud.

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