Miércoles, 23 Diciembre 2020 07:07

Ricardo Tapia

Logro extraordinario de la ciencia: vacunas contra el COVID-19

Dr. Ricardo Tapia Ibargüengoytia

Comité de Ciencias Naturales Comité de Ciencias Naturales



El 20 de mayo pasado publiqué en estas mismas páginas un artículo sobre la ciencia y la pandemia covid-19, en el que expliqué la importancia fundamental de la ciencia para el desarrollo de las vacunas, y en especial para la vacuna contra el SARS-CoV-2, de la manera siguiente: “Este virus, como todos los virus, está formado por dos componentes, un ácido nucleico –el material químico que son los genes– y proteínas. En el SARS-CoV- 2 el material genético es el RNA o ácido ribonucleico, y entre sus proteínas está la “spike” que forma parte de la corona y es la molécula que participa en la penetración del virus a las células. Una vez que el virus ha penetrado en las células, éstas empiezan a sintetizar las proteínas del virus, de acuerdo con las instrucciones contenidas en la secuencia de los nucleótidos –los componentes del RNA viral– (véase la explicación más abajo) y así la célula infectada fabrica nuevos virus; cuando su número es grande terminan por destruir la célula, se dispersan a otras células y causan una reacción inflamatoria, que incluye la formación de anticuerpos por células del sistema inmunológico.”

Al final del artículo enumeré 14 muy relevantes conocimientos obtenidos por la investigación básica en bioquímica y en biología molecular a lo largo de los últimos 90 años por el trabajo de centenares de laboratorios en todo el mundo, sin los cuales hubiera sido imposible el diseño, creación y desarrollo de las vacunas. Detallo a continuación 5 de esos 14 conocimientos, como base para poder después explicar la estructura y el funcionamiento de la vacuna Pfizer que ya fue aprobada en Gran Bretaña y Estados Unidos. La vacuna de Moderna es muy similar a ésta, y también fue aprobada apenas el 18 de diciembre. Esos conocimientos son los siguientes: 1) La estructura química de las proteínas, que son cadenas de decenas o cientos de unidades pequeñas llamadas aminoácidos; hay 20 aminoácidos diferentes y la función de cada proteína depende del orden preciso de los aminoácidos en la cadena. 2) La estructura química general de los genes, que son también cadenas de unidades pequeñas, en este caso llamadas nucleótidos, por eso los genes se llaman ácidos nucleicos; a diferencia de las proteínas hay sólo 4 tipos diferentes de nucleótidos. 3) La identificación de diferentes tipos de ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico o DNA, que constituye los genes, y el ácido ribonucleico o RNA, del cual hay varios subtipos. 4) Los mecanismos de síntesis de proteínas, es decir, cómo las células fabrican las proteínas siguiendo la información contenida en la secuencia de los nucleótidos que componen el DNA y el RNA. 5) El código genético, o cómo la secuencia de tres nucleótidos determina qué aminoácido se incorpora a una proteína durante su síntesis.

A continuación explico los puntos anteriores. Los cuatro tipos diferentes de los nucleótidos que forman el DNA se han identificado por uno de sus componentes, que abreviamos con sus iniciales, A, C, G, T (en el RNA la T se sustituye por U), y la información para sintetizar una proteína está en la secuencia o el orden de esas letras. Sin embargo, como las proteínas están formadas por 20 aminoácidos diferentes y el DNA sólo por 4 nucleótidos diferentes, es evidente que si el código de traducción DNA-proteína fuera solo de una letra no podría incorporase a las proteínas más que 4 aminoácidos diferentes; si el código es de dos letras, las combinaciones posibles son solo 16, por lo que tampoco se podrían incorporar a las proteínas los veinte aminoácidos necesarios. La solución que encontró la naturaleza fue que cada secuencia de 3 letras, un triplete, codifique para un aminoácido; a esos tripletes se les llama codones, de modo que el conjunto de codones constituye un “alfabeto”, conocido como el “código genético”, que es idéntico en todas las especies conocidas, desde los virus hasta la especie humana.

La síntesis de las proteínas se lleva a cabo en el citoplasma de las células, mediante un mecanismo bien conocido en el que un tipo de RNA, llamado RNA mensajero, copia la información del código genético del DNA que está en el núcleo, es decir, copia los tripletes, se mueve hacia fuera del núcleo (por eso se llama RNA mensajero, o mRNA) y esa información es usada por la célula para sintetizar correctamente las proteínas.

Esta explicación, muy resumida pues hay muchos otros detalles, nos permite entender qué es y cómo funciona la vacuna Pfizer (BNT162b2): es un RNA modificado que codifica para fabricar una versión (modificada) de la proteína “spíke”, la proteína que interactúa con una enzima de las membranas celulares y así penetrar al interior de las células. Esta proteína modificada no causa daño pero sí hace que el sistema inmunológico genere la producción de anticuerpos que neutralizarán la proteína spike del virus SARS-CoV-2 y así impedir su acción destructora de las células y su multiplicación. Así, las personas que reciben la vacuna quedan protegidas de la infección por el SARS-CoV-2.

Sin embargo, ¿cómo se logra que el mRNA de la vacuna, que es una molécula muy lábil (por eso la vacuna debe conservarse a -70º C) penetre a las células? Los científicos de Pfizer lo lograron encerrando el mRNA en una nanopartícula (nano quiere decir millonésima parte de un milímetro) formada por moléculas de tipo lipídico (característico de cierto tipo de grasas). La vacuna Moderna también está basada en el mismo mRNA protegido por moléculas lipídicas. Estos ingredientes de la vacuna fueron dados a conocer por la FDA y publicados en el MIT Technological Review el 9 de diciembre.

Sin embargo, es muy importante insistir en nunca se hubiera logrado la síntesis de la vacuna descrita sin otros grandes logros de los científicos, realizados desde febrero de 2020 en un tiempo muy corto para este tipo de estudios: 1) el material genético del virus es RNA. 2) la secuencia de nucleótidos de ese RNA, que consta de 30,000 letras A, C, G, U. 3) la estructura de la proteína spike, de la corona del virus; 4) cómo esa proteína interactúa con proteínas de la membrana celular para introducir el RNA del virus a la célula. Además, no en relación con la vacuna, pero sí con el diagnóstico, este conocimiento permitió el diseño y aplicación de la prueba de infección por PCR, que quiere decir “polimerase chain reaction”, o reacción en cadena por la polimerasa. Esta técnica se conoce desde hace algunos años y consiste en multiplicar el RNA del virus a niveles que puedan ser detectados, a pesar de que la infección sea solo por una muy pequeña cantidad del virus.

Todo lo descrito sobre la vacuna en las líneas anteriores se logró en solo 9 meses de trabajo muy intenso en muchos laboratorios del mundo, lo cual es un record increíble, y es una prueba fehaciente e irrebatible de la importancia de la ciencia y la investigación científica en beneficio la humanidad, sobre todo en casos como el de la COVID-19 que ha infectado a más de 75 millones de personas y matado a más de 1.6 millones, y para la que no hay ningún tratamiento efectivo.

Un buen resumen de lo anterior está expresado en el editorial de la revista Science del 18 de diciembre:

“La obtención de las vacunas COVID-19 es un logro impresionante de muchos dedicados científicos de hoy y del pasado. La historia empieza con las bases fundamentales de la inmunología y de las vacunas: la capacidad de formación de un anticuerpo y de la inmunidad celular en respuesta a la presencia de una proteína extraña (un antígeno). Después, el encapsulamiento del mRNA que codifica la proteína spike dentro de una nanopartícula, que puede ser administrada, expresada y capaz de generar una respuesta inmune. Y luego la manufactura de la vacuna y las pruebas clínicas, financiadas por múltiples gobiernos y compañías […] Todos estos grandes logros abarcan muchos y grandes sectores de la comunidad científica y décadas de investigación.”

Solo queda esperar que el gobierno de México, además de comprar las vacunas y realizar una distribución y aplicación equitativa de ellas, entienda que existen solo gracias a la investigación científica básica, y actúe en consecuencia fomentando e incrementando la ciencia en México, en lugar de atacarla y denigrarla.



Miembro del Consejo Consultivo de Ciencias

Investigador Emérito, División de Neurociencias, Instituto de Fisiología Celular, UNAM

Premio Nacional de Ciencias y Artes 2002

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