Este reportaje es parte de la serie What's Next (¿Qué sigue?) de MIT Technology Review, donde se analizan las industrias, tendencias y tecnologías para saber qué esperar este año. 

Viajen mentalmente al 2020, si pueden soportarlo. A medida que avanzaba el año, también lo hacía el impacto de la COVID-19. Usar mascarillas, desinfectar las superficies que tocábamos y mantener una distancia de seguridad eran algunas de las únicas medidas para protegernos de esta enfermedad potencialmente mortal.

Afortunadamente, ya se estaba trabajando en una protección más efectiva. Los científicos estaban desarrollando nuevas vacunas a gran velocidad. El virus se secuenció en enero de 2020, y en marzo comenzaron los ensayos clínicos de vacunas que utilizaban ARN mensajero (ARNm). A finales de ese año, la Administración de Medicamentos y Alimentos de EE UU (FDA, por sus siglas en inglés) otorgó la autorización de uso de emergencia para estas vacunas y así empezó la vacunación.

Según los datos actuales, se han administrado más de 670 millones de dosis de vacunas solo en EE UU.

Se trató de un proceso vertiginoso para un medicamento nuevo. Pero ocurrió tras años de investigación sobre la tecnología base. Los científicos y las empresas habían estado trabajando durante décadas en los tratamientos y vacunas basados en ARNm. Los primeros tratamientos experimentales se probaron en roedores en la década de 1990 para las enfermedades como la diabetes y el cáncer.

Estas vacunas no se basan en inyectar parte de un virus en una persona, como muchas otras; sino que transportaban un código genético que nuestros cuerpos podían usar para producir la pieza clave de la proteína viral. Todo el proceso es más rápido y sencillo, y, entre otras cosas, evita la necesidad de cultivar el virus en un laboratorio y purificar las proteínas resultantes del proceso.

Sin embargo, si bien las primeras vacunas de ARNm aprobadas fueron para la COVID-19, ya se están explorando vacunas similares para una gran cantidad de  enfermedades. La malaria, el VIH, la tuberculosis y el zika son solo algunos de los posibles objetivos. Las vacunas de ARNm también se podrían usar en tratamientos personalizados contra el cáncer. La idea es provocar una respuesta específica del sistema inmunológico, diseñada para atacar las células tumorales en el cuerpo.

Moderna, la compañía de biotecnología detrás de una de las dos vacunas de ARNm aprobadas para la COVID-19, está desarrollando vacunas de ARNm para el virus respiratorio sincitial, el VIH, el zika, virus de Epstein-Barr y otros. BioNTech, que se asoció con Pfizer en la otra vacuna aprobada contra la COVID-19 basada en ARNm, está explorando vacunas para la tuberculosis, la malaria, el VIH, el herpes zóster y la gripe. Ambas compañías están trabajando en los tratamientos para el cáncer. Y muchas otras empresas y laboratorios universitarios se están sumando a eso.

Vacunas que creamos nosotros mismos

El ARN mensajero es, esencialmente, una hebra de código genético que nuestro ADN puede leer y usar para fabricar proteínas. El ARNm creado en el laboratorio que se utiliza en las vacunas puede indicar una proteína específica y debería entrenar a nuestro sistema inmunológico para que la reconozca. En el caso de las vacunas contra la COVID-19, se trata de la proteína espiga que se encuentra en la capa exterior del virus Sars-CoV-2, que causa la enfermedad. El ARNm en sí está empaquetado en nanopartículas de lípidos, pequeñas envolturas que lo ayudan a sobrevivir el viaje hacia nuestro cuerpo.

Las vacunas son baratas, rápidas y fáciles de fabricar, afirma la profesora adjunta de la Universidad de Pensilvania (EE UU) Katalin Karikó, pionera en la investigación sobre el uso de ARNm para vacunas. También son muy eficientes. "Al introducir [el ARNm] en las células, media hora después, ya están produciendo la proteína", explica.

La idea es que una vez que el sistema inmunológico haya estado expuesto a dicha proteína, estará mejor posicionado para generar una respuesta fuerte en caso de que alguna vez encuentre el propio virus. En el caso de COVID-19, se entiende que esto se debe en gran parte a la producción de anticuerpos, proteínas que nos protegen contra las infecciones. Las células inmunitarias entrenadas también tienen un papel importante.

En teoría, podríamos producir ARNm para prácticamente cualquier proteína y quizás atacar a cualquier enfermedad infecciosa. Es un momento fascinante para la tecnología de vacunas de ARNm, y varias vacunas para muchas enfermedades infecciosas están actualmente en la fase de ensayos clínicos.

Protección general

Resulta complicado predecir exactamente qué vacunas de ARNm podrían ser las próximas en llegar a la aplicación clínica. Pero las esperanzas son altas para una vacuna contra la gripe. Tal vez, una vacuna general podría protegernos contra varias cepas de la gripe y, al mismo tiempo, protegernos contra el coronavirus.

La vacuna actual contra la gripe funciona introduciendo una proteína del virus en nuestro sistema inmunológico. Ésta debería generar una respuesta inmunitaria y aprender a vencer al virus. Pero se tarda meses en incubar el virus para producir esta proteína. El proceso de producción debe comenzar en febrero para tener una vacuna lista para octubre, resalta Anna Blakney, quien estudia ARN en la Universidad de British Columbia en Vancouver (Canadá). Cada año, los científicos del hemisferio norte adivinan qué cepa de la gripe es probable que se propague allí observando lo que ha pasado en el hemisferio sur.

Estas conjeturas no siempre son acertadas, y el virus de la gripe puede mutar con el tiempo, incluso mientras se está incubando. Como resultado, "es una vacuna notoriamente de bajo rendimiento", según señala Blakney. La vacuna contra la influenza que se usó en EE UU en 2019-2020 tuvo una efectividad del 39%, pero la que se usó en la temporada de gripe 2004-2005 solo tuvo una efectividad del 10%, según estimaciones de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE UU.

Las vacunas de ARNm, en cambio, son relativamente rápidas de fabricar. "Se podría tener un tiempo de respuesta de un mes para una vacuna de ARN", según Blakney. En septiembre, los científicos deberían tener una idea mucho mejor de qué cepa de la gripe es probable que despegue en octubre y estar mejor posicionados para atacarla.

Existe otro posible beneficio. Los científicos pueden crear vacunas de ARNm que codifiquen más de una proteína viral, lo que podría permitirnos crear vacunas que protejan contra varias cepas de la gripe. Norbert Pardi, de la Universidad de Pensilvania está trabajando junto con su equipo en una vacuna general contra la gripe, que Pardi cree que protegerá contra todos los tipos de gripe que pueden enfermar a las personas. Su equipo demostró recientemente que la vacuna podría proteger a ratones y hurones de 20 subtipos de gripe. Otros laboratorios trabajan en las vacunas de ARNm que protegen contra todos los coronavirus.

Si podemos incluir el código de varias proteínas, existe la posibilidad de protegernos contra múltiples enfermedades de una sola vez. La vacuna de Moderna contra la COVID-19, la gripe y RSV ya está en ensayos clínicos, por ejemplo. En el futuro, podríamos ir aún más lejos: solo una o dos dosis podrían, en teoría, protegernos de 20 virus diferentes, asegura Karikó.

Las vacunas contra el cáncer

Antes de empezar a desarrollar las vacunas de ARNm para el coronavirus que causa la COVID-19, los investigadores intentaban encontrar formas de usar el ARNm para tratar el cáncer. El enfoque es ligeramente diferente: el ARNm funcionaría como una "vacuna terapéutica".

De la misma manera que podemos entrenar nuestro sistema inmunológico para que reconozca las proteínas virales, también podemos entrenarlo para que reconozca las proteínas en las células cancerosas. En teoría, este enfoque podría ser totalmente personalizado: los científicos podrían estudiar las células del tumor de una persona específica y crear un tratamiento personalizado que ayudaría al propio sistema inmunitario de esa persona a vencer el cáncer. "Es una aplicación fantástica del ARN", opina Blakney. "Creo que hay un gran potencial allí".

Las vacunas contra el cáncer han sido más complicadas de fabricar, en parte porque a menudo no hay un objetivo proteico claro. Podemos producir ARNm para una proteína en la capa externa de un virus, como la proteína espiga en el virus que causa la COVID-19. Pero cuando nuestras propias células forman tumores, a menudo no existe un objetivo tan obvio, resalta Karikó.

Las células cancerosas probablemente requieran un tipo diferente de respuesta inmune a la requerida para protegerse contra el coronavirus, agrega Pardi: "Tendremos que encontrar vacunas de ARNm ligeramente diferentes". Se están realizando varios ensayos clínicos, pero "el avance aún no se ha producido", añade.

La próxima pandemia

A pesar de su enorme promesa, es poco probable que las vacunas de ARNm prevengan o traten todas las enfermedades que existen, al menos tal y como está la tecnología hoy en día. Para empezar, algunas de estas vacunas se deben almacenar en congeladores de baja temperatura, según recuerda Karin Loré, inmunóloga del Instituto Karolinska en Estocolmo (Suecia). Eso simplemente no es una opción en algunas partes del mundo.

Algunas enfermedades plantean más desafíos que otras. Para proteger contra una enfermedad infecciosa, el ARNm en una vacuna deberá indicar una proteína relevante, una señal clave que le dará al sistema inmunitario algo para reconocer y defenderse. Para algunos virus, como la COVID-19, encontrar una proteína de este tipo es bastante sencillo.

Pero no es tan fácil para otros. Puede ser más difícil encontrar buenos objetivos para las vacunas que nos protegen contra las infecciones bacterianas, por ejemplo, destaca Blakney. El VIH también ha sido complicado. "Nunca se ha encontrado la manera de que una proteína que induzca una respuesta inmunológica funcione bien frente al VIH", subraya Blakney.

"No quiero dar la impresión de que las vacunas de ARNm serán la solución para todo", aclara Loré. Blakney está de acuerdo: "Hemos visto los efectos que estas vacunas pueden [tener], y es realmente fascinante. Pero no creo que, de la noche a la mañana, todas las vacunas se conviertan en vacunas de ARN", añade.

Aun así, hay mucha esperanza. En 2023, podemos esperar una vacuna actualizada contra la COVID-19. Los investigadores tienen la esperanza de que veamos más vacunas de ARNm entrar en las clínicas en un futuro próximo. "Realmente espero que en los próximos años tengamos otras vacunas de ARNm aprobadas contra las enfermedades infecciosas", afirma Pardi.

Pardi está planeando con anticipación el próximo brote de una enfermedad mundial, que bien podría involucrar el virus de la gripe. No sabemos cuándo llegará la próxima pandemia, "pero tenemos que estar preparados", concluye. "Está muy claro que, si se inicia el desarrollo de una vacuna en medio de una pandemia, ya es demasiado tarde".