Vacunas de ADN y ARNm
Actualizado enMartina Feichter estudió biología con una asignatura optativa de farmacia en Innsbruck y también se sumergió en el mundo de las plantas medicinales. De ahí no fue lejos para otros temas médicos que aún la cautivan hasta el día de hoy. Se formó como periodista en la Academia Axel Springer en Hamburgo y ha estado trabajando para desde 2007, primero como editora y desde 2012 como escritora independiente.
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Las vacunas de ADN y ARNm representan una nueva generación de vacunas y funcionan de una manera completamente diferente a las conocidas vacunas vivas y muertas. ¡Descubra cómo se ve y qué ventajas y riesgos potenciales traen consigo las vacunas de ADN y ARNm aquí!
¿Qué son las vacunas de ARNm y ADN?
Las llamadas vacunas de ARNm (abreviado: vacunas de ARN) y las vacunas de ADN pertenecen a la nueva clase de vacunas basadas en genes. Se han investigado y probado intensamente durante varios años. A raíz de la pandemia de corona, se aprobaron por primera vez vacunas de ARNm para la inmunización de seres humanos. Su principio de acción difiere del de los principios activos anteriores.
Las vacunas clásicas vivas y muertas traen al cuerpo patógenos debilitados, muertos o inactivados o partes de ellos.El sistema inmunológico reacciona formando anticuerpos específicos contra estas sustancias extrañas, que se conocen como antígenos. La persona vacunada desarrolla entonces una inmunidad al patógeno en cuestión.
Las nuevas vacunas basadas en genes (vacunas de ADN y ARNm) son diferentes: solo introducen de contrabando el modelo genético de los antígenos patógenos en las células humanas. Luego, las células usan estas instrucciones para ensamblar los propios antígenos, que luego desencadenan una respuesta inmune específica. En resumen: con las vacunas basadas en genes, parte de la compleja producción de la vacuna, la extracción de los antígenos, se traslada del laboratorio a las células humanas.
Además de las vacunas de ADN y ARNm, las vacunas basadas en genes también incluyen las llamadas vacunas de vectores.
¿Qué son el ADN y el ARNm?
La abreviatura ADN significa ácido desoxirribonucleico. Es el portador de información genética en la mayoría de los organismos, incluidos los humanos. El ADN es una cadena de doble hebra de cuatro bloques de construcción (llamados bases) dispuestos en pares, similar a una escalera de cuerda. La disposición de los pares de bases es un código para el plano, sobre la base del cual se producen miles de proteínas. Son la base de la estructura y función de todo el cuerpo.
Para producir una determinada proteína, la célula primero utiliza ciertas enzimas (polimerasas) para crear una "copia" del segmento de ADN con las instrucciones de ensamblaje correspondientes (gen) en forma de ARNm de cadena sencilla (ácido ribonucleico mensajero). Este proceso se llama transcripción. El ARNm sale del núcleo y se lee en el plasma celular (citoplasma). La proteína en cuestión se ensambla sobre la base de estas instrucciones de ensamblaje. Esta "traducción" de un modelo genético en una proteína se llama traducción.
¿Cómo funcionan las vacunas de ADN y ARNm?
Las vacunas de ADN contienen el plano de ADN (gen) de un antígeno en un patógeno. En el caso de las vacunas de ARNm, este modelo de antígeno ya está disponible en forma de ARNm. Y así es como funciona la inmunización con una vacuna de ADN o ARNm:
vacuna de ARNm
El ARNm puede estar presente "desnudo" en la vacuna. Sin embargo, el ARNm sin empaquetar es muy sensible y frágil. El cuerpo también los descompone rápidamente, especialmente si la vacuna se inyecta en el músculo. Por lo tanto, el ARNm está al menos estabilizado, por ejemplo, mediante moléculas proteicas especiales.
Sin embargo, por lo general, el modelo de ARNm para un antígeno patógeno está en un paquete. Por un lado, esto protege el frágil ARNm y, por otro lado, facilita la absorción del material genético extraño en una célula del cuerpo. El envase puede consistir, por ejemplo, en nanopartículas lipídicas o LNP para abreviar (lípidos = grasas). A veces, el ARNm extraño también se empaqueta en liposomas. Se trata de pequeñas vesículas con una fase acuosa en su interior, que está rodeada por una bicapa lipídica. Esta cáscara se parece químicamente a una membrana celular.
Una vez que la célula ha captado el ARNm extraño, se "lee" directamente en el citoplasma. Luego, la célula produce la proteína patógena correspondiente (antígeno) y luego la presenta en su propia superficie celular. El sistema inmunológico luego reconoce la estructura extraña e inicia la respuesta inmunológica. Entre otras cosas, el cuerpo ahora produce los anticuerpos adecuados. Esto permite que el cuerpo reaccione rápidamente al propio patógeno en caso de una infección "real". El ARN mensajero vacunado, a su vez, se descompone de nuevo con relativa rapidez.
Vacuna de ADN
El patrón de ADN de un antígeno patógeno generalmente se construye primero en un plásmido que no puede multiplicarse. Un plásmido es una pequeña molécula de ADN circular que se encuentra típicamente en bacterias.
El plásmido penetra en las células del cuerpo junto con el modelo del antígeno. Con algunas vacunas de ADN, esto está respaldado por la electroporación: en el sitio de la punción, se utilizan breves pulsos eléctricos para aumentar brevemente la permeabilidad de la membrana celular para que las moléculas más grandes, como el ADN extraño, puedan pasar más fácilmente.
El modelo de ADN-antígeno luego se transcribe en ARNm en el núcleo celular. Esto sale del núcleo y se traduce en el antígeno correspondiente en el citoplasma. A menudo es una proteína de superficie del patógeno. Luego se integra en el caparazón de la celda. Esta proteína extraña en la superficie celular finalmente llama al sistema inmunológico en escena. Desencadena una reacción defensiva específica. Si la persona vacunada se infecta con el patógeno real, el cuerpo puede combatirlo más rápido.
¿Las vacunas ahorran riesgos?
La principal preocupación de algunas personas es que las vacunas de ARNm y ADN podrían dañar o alterar el genoma humano. Pero hasta ahora no ha habido evidencia de esto. Tampoco hay evidencia de que las vacunas puedan causar enfermedades como el cáncer.
¿Pueden las vacunas de ARNm cambiar el genoma humano?
Es casi imposible que las vacunas de ARNm puedan dañar o cambiar el genoma humano. Hay varias razones para esto:
>> El ARNm no ingresa al núcleo celular: por un lado, el ARNm extraño que se ha introducido de contrabando en las células y el ADN humano reside en diferentes lugares: el ARNm permanece en el plasma celular, mientras que el ADN humano se encuentra en la célula. núcleo. Esta está separada de la célula por una membrana. Es cierto que existen poros nucleares a través de los cuales el ARNm del núcleo celular ingresa al plasma celular. Sin embargo, este es un proceso complejo que solo se ejecuta en una dirección. No hay vuelta atrás.
>> El ARNm no se puede integrar en el ADN: por otro lado, el ARNm y el ADN tienen estructuras químicas diferentes. Por lo tanto, un ARNm no puede incorporarse en absoluto al genoma humano. Para hacer esto, primero tendría que reescribirse en ADN. Este paso requiere enzimas especiales que se conocen desde hace mucho tiempo de ciertos virus (retrovirus), pero que también se encuentran en las células humanas, como se sabe desde hace algún tiempo. Entonces, ¿sería concebible que el ARNm administrado como vacuna pudiera convertirse en ADN y luego incorporarse al genoma humano?
Consideremos primero las enzimas de los retrovirus: estos tipos de virus (que también incluyen al patógeno del SIDA VIH) tienen las enzimas transcriptasa inversa e integrasa. Con su ayuda, los virus pueden transcribir su genoma de ARN en ADN y luego integrarlo en el genoma de ADN de una célula humana infectada.
Teóricamente, sería concebible lo siguiente: si una persona que está infectada con un virus de ARN de este tipo (por ejemplo, VIH) tiene ARNm de la vacuna y el virus en una célula del cuerpo, las enzimas virales entre las muchas piezas de ARNm humano presentes en una célula en cualquier momento, "pescar" el ARNm introducido como vacuna y transcribirlo en ADN.
Para que esto ocurra, lo cual es muy poco probable de todos modos, sería necesario otro factor: la transcripción del ARNm en ADN requiere una secuencia de inicio genético (llamada "cebador"), que los propios virus de ARN traen consigo. Sin embargo, este cebador está diseñado de tal manera que solo el genoma de ARN del propio virus se transcribe en ADN, y no cualquier otro ARNm que esté presente en la célula. Y las vacunas de ARNm en sí mismas no contienen un "cebador".
Por lo tanto, es prácticamente imposible que el ARNm de una vacuna se transcriba en ADN de esta manera y luego se incorpore al genoma humano.
Se puede llegar a la misma conclusión si se observan las enzimas humanas que pueden transcribir ARN en ADN: como se mencionó al principio, la célula puede usar enzimas polimerasas para traducir ADN en ARNm, que luego sirve como plantilla para la síntesis de proteínas en el plasma celular. . Sin embargo, las polimerasas también tienen otras tareas: antes de la división celular, duplican el genoma del ADN humano para que cada célula hija que se crea reciba un conjunto completo de información genética. Las polimerasas también pueden reparar el daño del ADN.
Durante mucho tiempo se pensó que las polimerasas solo podían reescribir el ADN en ARNm y el ADN en ADN. Sin embargo, ahora se sabe que algunas polimerasas también pueden transcribir ARN en ADN (como la transcriptasa inversa de los retrovirus). Sobre todo, la llamada polimerasa theta tiene esta capacidad. El trabajo de esta enzima es reparar el daño del ADN. Si, por ejemplo, falta una pieza en una de las dos hebras de un segmento de ADN, la polimerasa theta puede volver a ensamblar la pieza faltante utilizando la segunda hebra única complementaria de ADN (es decir, traducción ADN-ADN).
Como se ha descubierto recientemente, esta enzima también puede utilizar el ARN como plantilla y traducirlo en ADN, incluso de manera más eficiente y con menos errores de los que puede copiar el ADN. La polimerasa theta puede incluso preferir usar transcripciones de ARNm como plantilla para reparar el daño del ADN.
Entonces, ¿podría la enzima también transcribir el ARNm administrado como vacuna en ADN? Desde el punto de vista de los expertos, esto es poco probable, y por la misma razón por la que la enzima del virus transcriptasa inversa no es capaz de hacer esto: falta la secuencia de inicio genética necesaria ("cebador").
¿Pueden las vacunas de ADN cambiar el genoma humano?
La situación es algo diferente con las llamadas vacunas de ADN. La estructura corresponde a la del ADN humano. Sin embargo, los expertos consideran que es extremadamente improbable que puedan incorporarse accidentalmente al genoma humano: años de experimentos y experiencia con vacunas de ADN ya aprobadas en medicina veterinaria no han proporcionado evidencia de esto.
¿Pueden las vacunas de ARNm y ADN causar enfermedades autoinmunes?
El peligro aquí no parece ser mayor que con las vacunas clásicas vivas y muertas. Cualquier forma de vacunación tiene un efecto activador sobre el sistema inmunológico. En casos muy raros, esto puede resultar en una reacción autoinmune. Después de la vacunación contra la influenza porcina, alrededor de 1.600 personas desarrollaron narcolepsia. En vista de los muchos millones de dosis inoculadas de la vacuna, el riesgo parece insignificante. Además, las enfermedades virales pueden conducir por sí mismas a una enfermedad autoinmune.
¿Pueden las vacunas de ARNm y ADN dañar la línea germinal?
No. Según el estado actual de los conocimientos, los principios activos de la vacuna no llegan a los óvulos ni a los espermatozoides.
Los beneficios de las vacunas de ADN y ARNm
El hecho de que la industria farmacéutica haya invertido mucho trabajo y dinero en el desarrollo de vacunas de ADN y ARNm durante años se debe, entre otras cosas, a que se pueden producir de forma más económica y, sobre todo, mucho más rápida que las convencionales. vacunas vivas y muertas. Para estos últimos, primero es necesario cultivar patógenos de manera laboriosa y en grandes cantidades, y luego obtener sus antígenos.
En el caso de las vacunas basadas en genes, como las vacunas de ADN y ARNm, la persona que se vacuna es responsable de producir el antígeno en sí. Los planos de antígenos genéticos administrados como vacunación se pueden producir con relativa rapidez y facilidad en cantidades suficientes y, si el patógeno está modificado genéticamente (mutado), se pueden adaptar rápidamente.
Otra ventaja es que el material genético extraño transferido no permanece en el cuerpo de forma permanente. El cuerpo lo descompone o desaparece cuando las células se descomponen de forma natural. Por lo tanto, los antígenos extraños solo se producen durante un breve período de tiempo. Sin embargo, este período de tiempo es suficiente para una respuesta inmune.
Si compara las vacunas de ADN y ARNm entre sí, estas últimas tienen varias ventajas: La incorporación accidental al genoma humano es incluso menos probable que con las vacunas de ADN. Además, los potenciadores potentes (adyuvantes) suelen tener que añadirse a las vacunas de ADN para que desencadenen una respuesta inmunitaria eficaz.
Vacunas de ADN y ARNm: investigación actual
Los científicos han estado investigando el desarrollo de vacunas de ADN y ARNm durante varios años o incluso décadas. Como parte de la pandemia de coronavirus, las autoridades responsables - en la UE esta es la Agencia Europea de Medicamentos EMA - finalmente aprobaron vacunas de ARNm para su uso en humanos por primera vez.
Además de las vacunas que ya están disponibles en BioNTech / Pfizer y Moderna, también se están probando otras vacunas basadas en ARNm. Algunos proyectos se centran nuevamente en una vacuna de ADN contra la corona.
Pero no solo las vacunas de ADN y ARNm están en la lista de posibles candidatos a vacunas contra el Sars-CoV-2. Los científicos y las empresas farmacéuticas también están trabajando en vacunas vectoriales, así como en vacunas convencionales vivas y muertas. También puede averiguar todo lo que necesita saber en nuestro artículo "Vacunación contra el coronavirus".
Además, las empresas farmacéuticas están trabajando actualmente en vacunas de ADN contra alrededor de 20 enfermedades diferentes, incluidas la gripe, el SIDA, la hepatitis B, la hepatitis C y el cáncer de cuello uterino (generalmente causado por la infección por virus del VPH). Esto también incluye candidatos a vacunas terapéuticas, es decir, aquellos que ya se pueden administrar a personas enfermas (por ejemplo, pacientes con cáncer).
También se está trabajando intensamente en varias vacunas de ARNm, por ejemplo contra la gripe, la rabia y el virus del Zika.
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