Katalin Karikó, Robert Langer y Drew Weissman son los ganadores del Premio Fronteras del Conocimiento en Biología y Biomedicina de este año por sus contribuciones al desarrollo de las terapias de ARN mensajero, entre las que destacan las vacunas contra la covid-19.
El Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Biología y Biomedicina ha sido concedido en su decimocuarta edición a Katalin Karikó, Robert Langer y Drew Weissman “por sus contribuciones a las terapias de ARN mensajero (ARNm) y a la tecnología de transferencia que permite a nuestras propias células producir proteínas para la prevención y el tratamiento de enfermedades”, señala el acta del jurado.
La aplicación más sobresaliente derivada hasta ahora del trabajo de los galardonados es el desarrollo oportuno y rápido de vacunas contra el SARS-CoV-2, que han demostrado proporcionar una protección eficaz contra la covid-19 grave. El jurado destaca que las vacunas que están conteniendo la pandemia son solo el principio de una tecnología “llamada a extenderse a otras áreas terapéuticas, como las enfermedades autoinmunes, el cáncer, los trastornos neurodegenerativos, las deficiencias enzimáticas y otras infecciones víricas”.
“Este premio reconoce a los creadores de las dos tecnologías que, unidas, no solo han hecho posible las vacunas contra la covid-19, sino que abren todo un abanico de posibilidades terapéuticas en áreas muy diversas para el futuro. Las vacunas han sido el primer ejemplo del potencial de la unión de estas dos tecnologías, pero ya se está investigando y hay ensayos clínicos sobre su uso contra otras enfermedades”, explica Óscar Marín, director del Centro de Trastornos del Neurodesarrollo en King’s College London (Reino Unido) y secretario del jurado.
Karikó y Weissman, bioquímica e inmunólogo respectivamente, y Langer, ingeniero químico, son autores de avances cruciales en la cadena de hallazgos que han convertido en realidad las llamadas terapias de ARN mensajero, una tecnología que logra que sean las propias células del cuerpo las que producen las moléculas con capacidad terapéutica.
Temporalmente, la primera contribución es la de Langer, catedrático del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EE UU). En los años setenta del pasado siglo, Langer publicó en la revista Nature el primer trabajo que demostraba que era posible encapsular en nanopartículas moléculas de ácidos nucleicos −como el ARN, siglas de ácido ribonucleico−, y transferirlas al interior del cuerpo. Abría la puerta así a empaquetar las macromoléculas terapéuticas, incluido el ARNm, de forma que puedan ser transferidas a las células, y que la propia maquinaria de traducción celular sintetice la proteína o antígeno.
Karikó y Weissman descubrieron cómo modificar las moléculas de ARNm para hacerlas susceptibles de ser utilizadas como agente terapéutico, y Langer ideó el vehículo seguro, la tecnología de encapsulación que permite introducir el ARNm dentro del cuerpo
La aportación de Karikó y Weissman, ambos catedráticos en la Universidad de Pensilvania (EE UU), llegó ya entrado el nuevo siglo. Como recoge el acta, “juntos desarrollaron métodos de modificación del ARNm para evitar su destrucción por parte del sistema inmunitario humano”, una vez introducido en el organismo.
“Karikó y Weissman descubrieron cómo modificar las moléculas de ARNm para hacerlas susceptibles de ser utilizadas como agente terapéutico, y Langer ideó el vehículo seguro, la tecnología de encapsulación que permite introducir el ARNm dentro del cuerpo”, añade Marín. “Los dos avances son imprescindibles”.
El ADN y el ARN son las moléculas –químicamente son ácidos nucleicos– que contienen la información necesaria para que todo organismo vivo fabrique sus proteínas. El ADN de cada ser vivo es único y está presente en todas sus células. La función del ARN −en términos muy básicos− es copiar la información del ADN y transportarla hasta la maquinaria de la célula que se ocupa de fabricar las proteínas.
El concepto de terapia de ARN parte de la base de que es posible diseñar ARN ‘a la carta’ en el laboratorio, de forma que contenga la información necesaria para fabricar cualquier proteína, ya sea un compuesto terapéutico o, como en las vacunas frente a la covid-19, un fragmento de un virus. Una vez dentro de la célula, ese ARN sintético será leído por la maquinaria celular, que empezará a producir las proteínas deseadas.
Las vacunas de ARNm contra la covid-19 contienen ARN con instrucciones para fabricar la proteína S del coronavirus SARS-CoV-2, que es la que actúa como llave para entrar en las células humanas.
De esta forma, cuando la vacuna es inyectada, los macrófagos —un tipo de células defensivas del sistema inmune— próximos al lugar del pinchazo ingieren el ARN envuelto en grasa. Luego estas células empezarán a producir la proteína S del virus y colocarla en su membrana externa, para exhibirla al exterior. Esto induce en el organismo una respuesta defensiva como la que se generaría para protegernos de una infección natural del SARS-CoV-2.
Estas vacunas se producen más rápido que las tradicionales, y pueden adaptarse más fácilmente a las mutaciones del virus. También son vacunas teóricamente más seguras, puesto que no interviene en el proceso ningún virus vivo, y ningún material genético entra en el núcleo de la célula humana.
Para Katalin Karikó, las vacunas contra la covid-19 son solo el principio de una revolución biomédica en ciernes. “Ahora que ya se ha demostrado la utilidad de esta técnica para desarrollar vacunas, estoy convencida de que pronto tendremos más para otras enfermedades. Además es una terapia especialmente barata porque la medicina se produce en tu propio cuerpo, tú mismo te conviertes en la fábrica de medicamentos. Las aplicaciones son infinitas”.
Karikó destaca que ya hay ensayos clínicos en fase avanzada de esta técnica contra enfermedades cardiovasculares, “introduciendo el ARNm en el corazón durante una cirugía de by-pass para mejorar la capacidad cardiaca. Pensábamos que esta sería la primera aplicación autorizada, pero la pandemia aceleró el desarrollo de las vacunas”.
También hay en marcha ensayos para probar vacunas de ARNm contra el VIH, la malaria y otras enfermedades, incluido el cáncer. “Hemos realizado ensayos prometedores con dos modelos animales para frenar una enfermedad autoinmune, la esclerosis múltiple. Se han iniciado muchos ensayos, y cada vez más compañías están probando esta tecnología”, señala.
Weissman, por su parte, destaca también su trabajo actual en el posible desarrollo de “terapias génicas para la anemia falciforme, un trastorno con el que nacen 200.000 personas cada año. Esperamos poder tratarles con una sola inyección de ARNm que actuará sobre las células madres de la médula ósea, reparando su defecto genético y curando la enfermedad. Esto transformará la medicina”.
Igualmente, la tecnología de Langer ha resultado absolutamente crítica para las terapias de ARNm. “Si el ARN se inyectara directamente, simplemente se destruiría. En cambio al ponerlo en estas pequeñas partículas lo proteges cuando lo inyectas en el cuerpo, y así sobrevive para poder trabajar”. Además, las partículas pueden modular la velocidad a la que se administra el ARN y en algunos casos también el lugar del cuerpo al que es transferido. “Esto permite un suministro muy preciso”.
Hoy es uno de los científicos más citados en el mundo, autor de más de un millar de patentes y cofundador de la compañía Moderna, creadora de una de las vacunas de ARNm. Al demostrar el concepto de la encapsulación en partículas para transferir macromoléculas al cuerpo, abrió un amplísimo abanico de posibilidades, exploradas por numerosos grupos de investigación.
Si el ARN se inyectara directamente, simplemente se destruiría. En cambio al ponerlo en estas pequeñas partículas lo proteges cuando lo inyectas en el cuerpo, y así sobrevive para poder trabajar
“En la actualidad las partículas se utilizan para tratar distintos tipos de cáncer, enfermedades mentales como la esquizofrenia y la adicción a los opiáceos. También en el tratamiento de la diabetes de tipo 2, en la prevención de hemorragias y diferentes enfermedades oculares, para aliviar el dolor y enfermedades cardiovasculares”, agrega.
“Tanto Langer como Karikó y Weissman son un ejemplo de perseverancia”, destaca Oscar Marín. “Sufrieron múltiples rechazos por lo arriesgado de su investigación y la tendencia al cortoplacismo de la política científica; su triunfo nos hace pensar en lo difícil que es vaticinar qué va a funcionar en biología, y cuántos avances han podido quedar en el camino por no asumir riesgos”, concluye el experto.
Más de 40 artículos en las distintas revistas del grupo Nature presentan hoy los resultados parciales del ambicioso proyecto de mapear los 37 200 millones de estas unidades fundamentales de la vida. Una tarea compleja que requiere combinar técnicas de genómica e inteligencia artificial para estudiar con gran resolución las firmas moleculares de un amplio abanico de células, como las que forman la placenta.
La relación entre la contaminación del aire y el aumento del riesgo de desarrollar esta patología y otras demencias no es nueva. Un nuevo trabajo pretende revelar por qué las partículas finas (PM2.5) han sido vinculadas con cambios negativos en la salud cerebral.
