Vacunas/proteínas terapéuticas basadas en tecnología de ARN mensajero

Los avances científicos y tecnológicos de las últimas décadas han permitido que la tecnología de ARN mensajero, ARNm haya llegado a ser una herramienta muy eficaz en el desarrollo de nuevas proteínas/vacunas y proteínas terapéuticas de sustitución (protein replacement therapy).

Representan una etapa más avanzada de la anterior tecnología de ADN recombinante, que surgió en 1980 y que abrió la puerta al desarrollo de medicamentos de origen biotecnológico. En los artículos anteriores hemos descrito sus fundamentos siquiera de una forma muy somera.

Desde las vacunas convencionales (p.ej. difteria, sarampión, poliomielitis...), las basadas en ADN recombinante (p.ej. hepatitis B, papiloma productor del cáncer cervical...) o las de vector vírico (p.ej. Universidad de Oxford/AstraZeneca o Laboratorios Janssen/ Johnson&Jonhson), las vacunas ARNm representan el escalón más desarrollado en la evolución de vacunas/proteínas y constituyen un extraordinario avance de la Biotecnología Farmacéutica. De hecho el éxito de las vacunas ARNm representa un importante hito en la Historia de la Ciencia.

Las vacunas ARNm para el virus de corona (coronavirus), como son las vacunas de las Cias. Farmacéuticas Pfizer/BioNTech o Moderna, se producen a partir de una plantilla molde del gen ADN que codifica para la glucoproteína S, spike, púa, espícula, del virus de corona. El ARNm se prepara por síntesis y se vehicula en un complejo de lípidos y esta solución oleosa constituye lo que popularmente se ha llegado a conocer como vacuna Pfizer o vacuna Moderna.

El principio básico en el que se funda la obtención de esta vacuna ARNm radica en conseguir que nuestras propias células la produzcan ellas mismas. Para ello es necesario obtener el ARN mensajero y administrarlo en un vehículo farmacéutico adecuado. La maquinaria enzimática de nuestras propias células, los ribosomas, se encargarán de traducir el ARNm en proteína S/ vacuna.

En 2005, en la Universidad de Pennsylvania, los Dres. K. Karikó y Drew Weissmann descubrieron que la sustitución del nucleósido uridina por el isómero pseudouridina o el análogo 1-metil-pseudouridina producía un ARNm modificado que era capaz de evadir los sensores inmunológicos y por consiguiente no ser detectado y destruido por anticuerpos y linfocitos de un organismo. Este descubrimiento fue crucial y representó la llave que posteriormente permitió abrir la tecnología del ARNm

Karikó y Weissman mostraron que la incorporación de nucleósidos modificados (naturally-occurring chemically modified nucleosides) previene la activación de sensores inmunes innatos y otros sensores, ayudan al ARNm a evadir las células inmunes y los sensores intracelulares que detectan un ARNm extraño.

Demostraron que el ARNm modificado por nucleósidos no naturales, produce la correspondiente proteína más fácilmente, en especial en las células dendríticas (CDs). El más alto nivel de producción en CDs se observó cuando el ARNm había sido modificado con nucleósidos no naturales y purificado por HPLC (Cromatografía Líquida de Alta Resolución).

El desarrollo de la vacuna

La síntesis del gen ADN molde, template, de la proteína S de la vacuna es un ejemplo de la cooperación de la Química con la Biología.

Primero, por síntesis química en fase sólida, automatizada, se obtienen pequeños fragmentos oligonucleótidos (20-30), y después se deja trabajar a la polimerasa para que los copie (PCR).

Se obtienen plásmidos con el ADN molde, template, (ADN plasmídico), la plantilla que nos permite obtener su ARNm, el cual, una vez encapsulado en vehículos de nanopartículas oleosas constituye lo que se ha dado en llamar la vacuna.

Brevemente, el ARNm terapéutico se produce por reacciones en el laboratorio, con fago polimerasas, trifosfatos de ribonucleótidos (NTPs) y el molde, template ADN.

El proceso de manufactura está condicionado a la longitud de la cadena, a la química de las modificaciones en los extremos y en las secuencias reguladoras así como a la purificación del producto final. Los enzimas y reactivos son comerciales. Es este un proceso relativamente rápido, productivo, versátil, de modo que puede ser adaptado para producir cualquier proteína, aunque aparezcan mutaciones en el virus que cambien su antigenicidad.

La polimerasa reconoce los nucleósidos modificados e incluso el rendimiento de la traducción en los ribosomas es mayor. Los componentes son comerciales en grados o condiciones GMP (Good Manufacturing Practices, Buenas Prácticas de fabricación)

Tenemos así, a modo de resumen que, en comparación con las tradicionales plataformas convencionales de virus vivos o atenuados o de ADN recombinante (proteína recombinante) que hemos descrito siquiera muy someramente, en anteriores artículos, esta tecnología es notablemente más simple y el agente terapéutico es más fácil de producir.

Formulación

El ARNm es muy inestable. Rápidamente se degrada por enzimas extracelulares, ribonucleasas. Debe penetrar la barrera lipídica de la membrana celular para entrar en el citoplasma de la célula humana y después, en los ribosomas (de nuestras células) ser decodificado y traducido a la proteína S.

LaS proteína S del virus, que producen nuestras propias células, es la vacuna.

Se han desarrollado numerosos vehículos para la formulación farmacéutica del ARN siendo finalmente liposomas, nanopartículas o nanoesferas lipídicas los sistemas de transporte y liberación más eficaces. El sistema más atractivo y actual de transporte y liberación es un complejo de ARNm con una nanopartícula lipídica.

Las vacunas ARNm que incorporan nucleósidos modificados representan una nueva y eficaz categoría de vacunas y constituyen un significativo avance farmacéutico del presente milenio. Podríamos decir que con este descubrimiento y desarrollo se vislumbra una nueva era en el ámbito del descubrimiento de fármacos inmunoprofilácticos (vacunas), obviamente proteínas. Estamos ante un nuevo paradigma y quizás sea todavía pronto para valorar su proyección farmacéutica real.