ARNm, vectores víricos y proteínas: ¿qué tipos de vacunas contra el coronavirus existen y cómo actúa cada una?

Si algo positivo se puede extraer de la pandemia es que la ciencia se ha reivindicado como la gran solución a los grandes problemas de la humanidad cuando se la dota de los recursos necesarios. El desarrollo de vacunas eficaces y seguras contra el covid-19 en tiempo récord es la mejor prueba de ello. ¿Pero cuál es el secreto de que el proceso haya sido tan rápido? Parafraseando a Isaac Newton, los investigadores caminaban sobre hombros de gigantes.

Esta metáfora, que el físico inglés había tomado a su vez de eruditos que le precedieron, alude a los descubrimientos previos de otras personas como base del conocimiento científico. Aunque el hallazgo de una vacuna contra el covid-19 pueda parecer una contrarreloj, más bien ha sido una carrera de fondo. "Tradicionalmente, las vacunas se fabrican con los propios agentes infecciosos atenuados o inactivados para que no produzcan la enfermedad o sea muy leve, asintomática. Ahora, además, se han aprovechado avances científicos y métodos recientes para desarrollar vacunas basadas en material genético del virus, ya sea con distintos tipos de transportadores u otros virus modificados", explica Mercedes Jiménez, investigadora en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas del CSIC.

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Las vacunas contra el covid-19 aprobadas o reservadas por la Comisión Europea hasta la fecha son de tres tipos:

1. ARN mensajero
2. Vectores víricos
3. Subunidades proteicas

Todas ellas tienen en común que actúan contra la proteína S, una envoltura del virus en forma de punta ('spike', en inglés) que se adhiere a las células, provocando la entrada del SARS-CoV-2. Gracias al conocimiento heredado de la lucha contra el SARS y el MERS —otras enfermedades causadas por coronavirus en las últimas décadas—, los investigadores ya sabían que introducir la proteína S en el organismo era clave para generar una respuesta inmunitaria. Sin embargo, hay diferentes formas de lograrlo.

ARN mensajero

Las vacunas de ARN mensajero (ARNm) no tienen precedentes en la historia, pero los científicos llevan décadas trabajando en ellas y su fiabilidad está más que demostrada. A diferencia de las clásicas, su funcionamiento no se basa en inyectar el germen atenuado o inactivado, sino que 'ordenan' a las células del organismo producir una proteína, o una porción concreta de una proteína, capaz de desencadenar una respuesta inmunitaria. "Esa respuesta inmunitaria, que produce anticuerpos, es la que nos protege de infecciones si el virus real accede a nuestro organismo", explican los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC, por sus siglas en inglés).

Suena a ciencia ficción, pero no es más que biología. Las células utilizan distintos tipos de ácido ribonucleico (ARN) para una serie de tareas; y la función concreta del ARNm es transferir información. Por simplificarlo, se podría decir que el ARNm es algo así como una 'receta' para las células. Esta 'receta' contiene el orden en que las células deben unir los 'ingredientes' necesarios (aminoácidos) para formar el 'plato' deseado (proteína).

Las vacunas de ARNm contra el covid-19 contienen instrucciones para que las células produzcan una porción inocua de la proteína S y, por tanto, generen anticuerpos válidos contra el SARS-CoV-2 sin necesidad de haberse infectado. Una vez que las instrucciones (ARNm) llegan a las células, estas las usan para producir una porción de la proteína S y, posteriormente, descomponen ese 'mensaje'. El sistema inmunitario reconoce que la proteína es un cuerpo extraño y comienza a producir anticuerpos, al igual que ocurre con la infección natural.

La Comisión Europea ha aprobado dos vacunas de este tipo hasta la fecha: la de BioNTech/Pfizer y la de Moderna; a las que puede sumarse en los próximos meses la de la farmacéutica alemana CureVac, que prevé presentar sus estudios de eficacia a finales de marzo. Si se cumplen estos plazos, la distribución se haría efectiva en el segundo trimestre del año.

Vectores víricos

Las vacunas de vectores víricos también dan instrucciones a las células para que desplieguen la proteína S sobre su superficie, provocando que el sistema inmunitario reaccione. La diferencia es que, en este caso, el transporte hasta las células no se realiza mediante nanopartículas lipídicas de ARNm, sino a través de una versión modificada de un virus (vector) inofensivo para el ser humano. Una vez que el virus —que no es el SARS-CoV-2, sino otro al que se le ha añadido material genético para generar la proteína S— llega a las células, se convierte en muchas copias de ARN con instrucciones para fabricar la proteína S.

La única vacuna de este tipo aprobada hasta la fecha es la de AstraZeneca/Oxford, que desde febrero se aplica a la población de entre 18 y 55 años en España. Está basada en un adenovirus de chimpancé modificado para generar la proteína S en la superficie de las células. Otra muy parecida está a punto de ver la luz: la de Janssen/Johnson & Johnson, que incluye un adenovirus humano (el Ad26), al que se le ha eliminado la parte del genoma responsable de su replicación. En ambas, los adenovirus se degradan y desaparecen del organismo pasado un tiempo.

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Los primeros vectores virales se crearon en la década de los 70, no solo para su uso en vacunas, sino además como alternativas a la genoterapia y con el fin de tratar determinadas enfermedades. Algunas de las vacunas creadas para paliar los recientes brotes de Ébola utilizan esta tecnología. Asimismo, se está estudiando el uso de los vectores virales para combatir el zika, la influenza y el VIH.

Subunidades proteicas

Las vacunas de subunidades proteicas utilizan partes específicas de un virus para inducir una respuesta inmunitaria. Para crear anticuerpos contra el SARS-CoV-2, se incluyen pequeños fragmentos inocuos de la proteína S, lo que consigue que las células reconozcan la presencia de un elemento ajeno y se defiendan. Al utilizar solo una parte del agente infeccioso, este no puede replicarse y, por consiguiente, no hay riesgo de infección en el huésped.

Es un método sencillo que ya se ha utilizado contra la hepatitis A, la hepatitis B y la gripe. Multitud de grupos poblacionales se han vacunado con éxito de estas enfermedades, incluyendo a personas inmunodeprimidas y con patologías crónicas. Por sus precedentes, también se sabe que requieren coadyuvantes en su composición (sustancias complementarias que fortalecen la respuesta inmunitaria) y que suele ser necesario administrar dosis de refuerzo para conseguir una protección completa en los pacientes.

Las vacunas de subunidades se han demostrado seguras para gran parte de la población, pero suelen requerir dosis de refuerzo

Todavía no se ha aprobado ninguna vacuna contra el coronavirus basada en proteínas, pero hay dos que están muy cerca. La de Novavax, de la que la Comisión Europea ha reservado 100 millones de dosis, se encuentra en la fase 3 de ensayos clínicos y presenta una eficacia del 89,3% tras la segunda dosis. Como pronto, llegará en abril. La de Sanofi/GSK, de la que se prevé repartir 300 millones de dosis en el Viejo Continente, se someterá a un nuevo estudio de fase 2 para mejorar su efecto en mayores de 50 años, por lo que no estará disponible antes de verano, como se esperaba en un principio.