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La ciencia detrás de las vacunas para el COVID-19

Ha pasado un año completo desde que apareció por primera vez el virus SARS-CoV-2 en la provincia china de Hubei, en algún momento entre mediados de octubre y mediados de noviembre de 2019, según un estudio colaborativo reciente de la Universidad de California en San Diego y la Universidad de Arizona. publicado en un servidor de preimpresión esta semana.

Si bien la respuesta de salud pública a la propagación del coronavirus ha demostrado la total incapacidad del sistema capitalista para salvaguardar la vida y la salud de las personas —el esfuerzo por desarrollar una vacuna, donde se centró la búsqueda de ganancias— ha dado sus frutos con relativa rapidez.

En parte, esto se debe a la velocidad y energía sin precedentes que caracterizaron el trabajo inicial de los científicos para descubrir el código genético del nuevo virus, la condición previa necesaria para desarrollar una vacuna utilizando un proceso bioquímico que involucra ARN mensajero (ARNm).

A fines de diciembre, los sistemas de salud de Wuhan habían comenzado a identificar una serie de casos preocupantes de neumonía de causa desconocida cuyo cuadro clínico se parecía a una neumonía viral. El 26 de diciembre de 2019, una pareja de ancianos con fiebre alta y tos fue ingresada en un hospital local de Wuhan. Una tomografía computarizada de tórax demostró hallazgos completamente diferentes de otros tipos virales de neumonía. Su hijo asintomático tuvo hallazgos similares en su tomografía computarizada de tórax. Los patógenos virales comunes, como la influenza y el virus sincitial, se descartaron en las pruebas.

Con información clínica y radiológica sobre otros pacientes ingresados recientemente, el Dr. Zhang Jixian, director del departamento de Medicina de Cuidados Intensivos y Respiratorios del Hospital de Medicina Tradicional China y Occidental Integrada de Hubei, sospechó que se estaban enfrentando a un patógeno aún no identificado con potencial epidémico. Debido a su conexión con muchos de los infectados, el mercado de mariscos se cerró por limpieza y desinfección el 1 de enero.

Brote en Wuhan China (Fuente: Kin Cheung/Reuters)

El 3 de enero, el profesor Zhang Yongzhen de la Universidad de Fudan en el Centro Clínico de Salud Pública de Shanghái recibió tubos de ensayo con hisopos tomados de algunos de los pacientes ingresados en Wuhan. En menos de 48 horas, había mapeado el primer genoma completo del virus, ahora más conocido como SARS-CoV-2. Durante los siguientes días, habían confirmado que las recientes enfermedades respiratorias fueron causadas por un nuevo coronavirus, enviando ondas de choque dentro del pequeño nicho en la comunidad científica y los departamentos de salud pública.

Sobre el potencial de una crisis de salud pública por un nuevo coronavirus similar al SARS, el 11 de enero, el profesor Yongzhen instruyó a su asociado, el profesor Edward Holmes de la Universidad de Sydney, que cargara la secuencia en el sitio web Virological.org que permitía el acceso del mundo exterior al código genético completo. Curiosamente, en respuesta a sus críticos sobre un encubrimiento, como se informó en Time, explicó que habían subido la secuencia del genoma al Centro Nacional de Información Biotecnológica de EE. UU. El 5 de enero después de mapear el coronavirus.

Paciente siendo tratado por COVID-19 (Fuente: WSWS)

La carrera para desarrollar una vacuna adquirió una urgencia inmediata durante las próximas semanas cuando la noticia del brote de Wuhan comenzó a difundirse. El informe más antiguo fue proporcionado por el Dr. Anthony Fauci, quien le dijo a CNN el 20 de enero que el Instituto Nacional de Salud (NIH) estaba en el proceso de dar los primeros pasos hacia el desarrollo de una vacuna en colaboración con la entonces relativamente desconocida compañía de biotecnología llamada Moderna. Pronto, muchas grandes empresas de biotecnología y productos farmacéuticos de todo el mundo habían centrado su atención en fabricar una vacuna contra el coronavirus. En el momento de redactar este documento, hay 13 vacunas en la fase tres, 17 en la fase dos y 40 en los ensayos en humanos de la fase uno. Muchos otros permanecen en las fases preclínicas.

Vacunas Moderna, Pfizer y ARNm

Stéphane Bancel, director ejecutivo de Moderna, una empresa de biotecnología estadounidense con sede en Cambridge, Massachusetts, relata al New York Times que estaba de viaje de negocios en Suiza cuando se enteró de la epidemia de China. Recurrió a sus contactos en los Institutos Nacionales de Salud (NIH), con quienes su empresa había estado trabajando durante años para desarrollar un enfoque novedoso para los diseños de vacunas.

La historia de siglos de experiencias humanas con pandemias ha sido con frecuencia catastrófica. Del estudio de muchas tragedias y la comprensión del mundo natural, que incluyó la comprensión de la naturaleza microscópica de estos patógenos y la respuesta del sistema inmunológico, ha surgido el descubrimiento de muchas vacunas que salvan vidas.

Aún así, los procesos que requieren la inyección de virus debilitados o inactivados, como ocurre con la viruela, tienden a ser laboriosos y requieren varios años de investigación para encontrar un candidato potencial. Sin embargo, frente a una pandemia, las terapias sensibles al tiempo se vuelven esenciales, y las intervenciones no farmacéuticas, como las medidas de salud pública, siguen siendo el pilar para responder a estas crisis de salud.

Pero más recientemente, con los avances en genética y bioingeniería, el enfoque para el desarrollo de vacunas también ha experimentado un cambio paradigmático que posiblemente pueda proporcionar tales tratamientos en tiempo real. Como se describe en el New York Times , "Moderna y otras empresas crearon plataformas que funcionan como el sistema operativo en una computadora, lo que permite a los investigadores insertar rápidamente un nuevo código genético de un virus, como agregar una aplicación, y crear una nueva vacuna". Esto significa que al proporcionarle a una persona el material genético construido apropiadamente, sus células pueden tomar estos “códigos genéticos sintéticos” y traducirlos en proteínas virales miméticas inofensivas que estimularán su sistema inmunológico y generarán anticuerpos para protegerlas contra el patógeno real.

Después de concentrarse en la proteína de pico del coronavirus para su objetivo de vacuna, Moderna solo tuvo que ingresar las secuencias genéticas necesarias en sus programas informáticos. En dos días, había diseñado un candidato a vacuna de ARN mensajero (ARNm). En 25 días se había fabricado el prototipo de la vacuna, y en solo 42 días, el 24 de febrero, se había enviado para su prueba.

Empresa Moderna (Fuente: Moderna)

Hasta entonces, Moderna nunca había producido un medicamento o vacuna aprobados. Sus finanzas se basaron únicamente en el potencial de su plataforma genética para crear estas terapias. Los esfuerzos anteriores para probar nuevas vacunas cuando ocurrieron los brotes de SARS, MERS y Zika se vieron frustrados ya que la amenaza retrocedió demasiado rápido para que se pudieran realizar grandes ensayos clínicos en humanos. La escala y la duración de la pandemia de COVID-19, que arrasó en regiones densamente pobladas del mundo, fueron fundamentales para demostrar que estos conceptos podían aplicarse en términos prácticos. Pero, dados sus recursos limitados, los éxitos de Moderna durante los meses intermedios dependieron en gran medida de la colaboración crítica con los investigadores de los NIH y del apoyo financiero de la Coalición para las Innovaciones en la Preparación ante Epidemias.

En comparación, el gigante fabricante de medicamentos, Pfizer, fue un participante tardío en la carrera de las vacunas. El 1 de marzo, fueron abordados por sus socios colaboradores, el Dr. Ugur Sahin y el Dr. Özlem Türeci. Esta pareja es propietaria de la empresa alemana de biotecnología BioNTech, que fabrica inmunoterapias y terapias de ARN mensajero como medio de tratamientos individualizados contra el cáncer. Sin embargo, el Dr. Sahin también reconoció su inmenso potencial en la vacunación contra patógenos potenciales epidémicos. En una conferencia sobre enfermedades infecciosas celebrada en Berlín dos años antes, incluso había predicho que la tecnología del ARN mensajero podría desarrollar rápidamente nuevas vacunas en caso de que ocurriera una pandemia mundial.

Casi al mismo tiempo que Stéphane Bancel había reconocido la oportunidad potencial que ofrecía el brote de Wuhan, el Dr. Sahin se convenció de que la nueva epidemia de coronavirus que estallaba en la provincia de Hubei se materializaría en una crisis de salud global. Le dijo al Times: “No hay demasiadas empresas en el planeta que tengan la capacidad y la competencia para hacerlo tan rápido como nosotros podemos hacerlo. Entonces, no me sentí como una oportunidad, sino como un deber de hacerlo, porque me di cuenta de que podíamos estar entre los primeros en idear una vacuna”.

El avance del ARN mensajero

Tanto Moderna como Pfizer han apostado por una tecnología genética que utiliza ARN mensajero sintético que convierte la célula de una persona en una máquina de fabricación de vacunas que produce proteínas mímicas. El sistema inmunológico puede reconocer y formar anticuerpos para protegerse contra la exposición futura al patógeno real.

En resumen, una de las funciones principales del ADN, que reside en el núcleo de una célula, es producir proteínas. Se desenrolla la porción apropiada del ADN y se transcribe una sola hebra de ARN mensajero. Se somete a un procesamiento adicional en su forma madura y luego se transporta al citoplasma de la célula, a la espera de ser leído. Los ribosomas, proteínas que pueden decodificar el "mensaje" contenido en el ARNm, utilizando aminoácidos transportados por el ARN de transferencia (ARNt), luego se configuran para construir la proteína de acuerdo con la especificación, después de lo cual se presentan al sistema inmunológico. Debido a que las proteínas de pico son solo un pequeño componente de todo el virus, estos imitadores son inofensivos.

Vacuna de ARNm (Fuente: Wikipedia)

Las vacunas anteriores han utilizado virus atenuados o desvitalizados o péptidos y proteínas específicos derivados de estos patógenos para crear vacunas. Por el contrario, las vacunas de ARNm utilizan las células de una persona como sitios de fabricación. Esto tiene una importancia práctica para reducir la escala y el tiempo de desarrollo de las vacunas.

El potencial de las terapias de ARNm va más allá del de las vacunas. Durante décadas, los científicos han reflexionado sobre el papel potencial de la tecnología de ARNm sintético en el tratamiento de diversas enfermedades, como reparar corazones dañados, enzimas defectuosas que causan enfermedades raras o cánceres. En 1990, por primera vez, los investigadores de la Universidad de Wisconsin que trabajaban con ratones inyectaron "vectores de expresión" de ARN y ADN en el músculo esquelético que dieron como resultado nuevas expresiones de proteínas.

Un bioquímico húngaro llamado Katalin Karikó decidió ir más allá en este campo. El ARN sintético es fácilmente vulnerable a las defensas naturales de un ser humano y puede provocar una respuesta inmune masiva que hace que la terapia sea un peligro para la salud. Después de una década de trabajo con múltiples ensayos y errores, ella y su colaborador en Penn, Drew Weissman, un inmunólogo, reconocieron que, al modificar los componentes básicos del ARNm, podían administrarlo a las células sin que el sistema inmunológico se alertara de estos intrusos y los atacara.

Aunque sus estudios no fueron reconocidos en 2005 por la comunidad científica en general, fueron de inmensa importancia que proporcionarían una solución práctica para descubrir nuevas terapias para enfermedades que hasta ahora no tenían tratamiento. Sin embargo, llamaron la atención de unos pocos científicos selectos que fundarían las firmas de biotecnología Moderna y BioNTech.

Una reunión en 2010 entre Derrick Rossi, un biólogo de células madre de la Universidad de Harvard, quien presentó la idea detrás de una puesta en marcha tecnológica de ARNm a Robert Langer, un ingeniero biomédico bien establecido del MIT convertido en emprendedor, y Noubar Afeya, un capitalista de riesgo dirigió en cuestión de meses para la formación de la firma Moderna. Stéphane Bancel se incorporó como director general en 2011 para ayudar a la empresa a construir filas para sus inversores y financieros. Rossi dejó la compañía en 2014 debido a una amarga disputa sobre quién conceptualizó las implicaciones de gran alcance de esta nueva tecnología.

En una línea similar, el equipo de marido y mujer del Dr. Sahin y el Dr. Türeci se sintieron atraídos por el concepto de inmunoterapias personalizadas que podrían enseñar a las células inmunitarias de una persona a combatir las células cancerosas. Con el apoyo financiero de fuentes alemanas, BioNTech se formó con su sede en Cambridge, Massachusetts, a pocos kilómetros de Moderna.

Aunque ambas compañías están usando una vacuna de ARNm, las estructuras químicas de las vacunas, cómo se producen y cómo se administran a las células son diferentes. Ambos también requieren estrictos requisitos de temperatura debido a su sensibilidad a la degradación. Pfizer's debe almacenarse a menos 94 grados Fahrenheit, lo que hace que la logística de transportar la vacuna, almacenar y administrar sea una tarea abrumadora.

Esto le da una ventaja a la vacuna de Moderna, que requiere un almacenamiento a largo plazo a solo un modesto menos 4 grados Fahrenheit y puede permanecer estable durante un mes a 36 grados a 46 grados Fahrenheit. La estabilidad de la vacuna Moderna se atribuye a su membrana especial hecha de nano partículas de lípidos (diminutas esferas aceitosas) que rodean y protegen el ARNm de la degradación a temperaturas más altas. Ambas vacunas requieren dos inyecciones para completar la serie, con 21 días de diferencia para Pfizer y 28 días para Moderna.

Una semana después de que Pfizer emergiera como la primera vacuna candidata en mostrar una dramática eficacia del 90 por ciento contra el virus en ensayos clínicos aleatorizados de fase tres, el 16 de noviembre, el tan esperado anuncio de Moderna sobre los resultados de su análisis intermedio corroboró la tecnología de ARNm como una herramienta poderosa.

Moderna inicialmente superó a Pfizer con una muestra del 94,5 por ciento hasta que los resultados revisados y actualizados muestran que las dos vacunas son prácticamente iguales en eficacia. Moderna reveló que sus datos incluían a personas en grupos de alto riesgo, como los mayores de 65 años. Hubo 90 casos de COVID-19 en el grupo no vacunado, con once casos graves en su análisis intermedio. En las cinco infecciones entre los que recibieron la vacuna, no se desarrollaron síntomas graves. El análisis actualizado reciente de Pfizer reveló que de 170 infecciones por COVID-19, solo ocho habían recibido la vacuna. Además, en una revisión de 8.000 sujetos, no se encontraron problemas de seguridad graves; 3.8 por ciento había informado fatiga severa y 2 por ciento dolores de cabeza. Los efectos adversos transitorios de la vacuna Moderna incluyen el informe de 9,7 por ciento de fatiga, 8,9 por ciento de dolor muscular, 5,2 por ciento de dolor en las articulaciones y 4,5 por ciento de dolores de cabeza.

Arnold Monto, epidemiólogo de la Facultad de Salud Pública de la Universidad de Michigan, explicó que "esto es una reactogenicidad más alta que la que se observa normalmente con la mayoría de las vacunas contra la influenza, incluso las de dosis alta". A los expertos en vacunas les preocupa que esto tenga un impacto considerable en la forma en que la población recibe estas terapias.

El 20 de noviembre, el director ejecutivo de Pfizer, Albert Bourla, anunció que su vacuna tenía suficientes datos de seguridad y había presentado una autorización de uso de emergencia (EUA) ante la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. Moderna solicitó su propia EUA diez días después.

Del desarrollo a la vacunación masiva

El Comité Asesor de Vacunas y Productos Biológicos Relacionados de la FDA se reunirá del 8 al 10 de diciembre para revisar la solicitud de Pfizer, y luego una semana más tarde para Moderna. Las decisiones pueden llegar de inmediato. Según todos los informes, lo más probable es que ambas vacunas obtengan la aprobación, ya que ambas utilizan un vector de ARNm que parece tener resultados de seguridad y eficacia similares.

Luego sigue una revisión por parte del Comité Asesor de Prácticas de Inmunización de los CDC que emitirá una guía sobre quién puede recibir la vacuna y qué grupos serán priorizados. El consenso entre los expertos en salud pública es asignar un lote inicial de vacunas para inmunizar a los trabajadores de la salud. Otros grupos a los que se dará prioridad son los ancianos y los trabajadores esenciales, como los agentes de policía, que se clasifican como primeros en responder.

Sin embargo, la tarea de fabricar, administrar e inmunizar a todo el planeta con la misma velocidad con la que se han desarrollado estos tratamientos que salvan vidas no tiene precedentes, literalmente. De manera significativa, falta la infraestructura de tecnología de la información para rastrear quién ha recibido qué vacuna y cómo se informan los efectos secundarios y las reacciones. La ciencia ha podido penetrar en los secretos más convincentes de la naturaleza, pero el modo de producción capitalista, junto con el anticuado sistema de estados-nación, constituyen las principales barreras para salvar millones de vidas.

Operación Warp Speed (Fuente: Wikipédia)

Los ejecutivos y accionistas de Moderna, Pfizer, BioNTech y otros fabricantes de vacunas sin duda se harán ricos, y desde el punto de vista del sistema de ganancias, esa es la única preocupación, pero el retorno a las condiciones normales de vida para la gran masa de la humanidad sigue siendo en considerable duda.

El 15 de mayo, la administración Trump lanzó Operation Warp Speed como una asociación público-privada para "facilitar y acelerar el desarrollo, fabricación y distribución de vacunas, terapias y diagnósticos COVID-19". En efecto, las compañías farmacéuticas están utilizando fondos públicos para asegurar la rentabilidad de su desarrollo y fabricación, se ha asignado al ejército estadounidense la tarea de distribución mayorista, desde los fabricantes a los distintos estados, y los gobiernos estatales supervisarán la distribución minorista y la vacunación masiva., incluida la decisión de quién se vacunará y cuándo. Llamar a este arreglo un dispositivo de Rube Goldberg sería darle demasiado crédito. Es un desastre que espera suceder.

Y luego está la cuestión crítica de la distribución global, particularmente en los países pobres que carecen de la infraestructura de atención médica incluso para distribuir las vacunas infantiles que son comunes en los países avanzados, y mucho menos administrar dos inyecciones, con semanas de diferencia, a cada persona del país.

En un comunicado de prensa publicado el 17 de septiembre, OXFAM International informó que las naciones ricas que representan solo el 13 por ciento de la población mundial habían monopolizado más del 50 por ciento de todas las dosis futuras de vacunas COVID-19. Advirtieron que incluso si las cinco vacunas principales (actualmente hay 12 en la fase tres) resultan exitosas, el 61 por ciento de la población mundial no verá una vacuna hasta 2022. Actualmente, la iniciativa mundial de la vacuna COVID de la OMS está luchando por recaudar los fondos necesarios distribuir estas vacunas a la población mundial de manera equitativa.

(Artículo publicado originalmente en inglés el 2 de noviembre de 2020)

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