COVID-19

Vacunas y Tratamientos mediante Biotecnología y Ciencia

En medio de la pandemia mundial somos testigos del esfuerzo, el trabajo y los avances de los científicos que buscan sin descanso tratamientos para frenar el impacto y la propagación del COVID-19. La biotecnología, la biología sintética, el acceso a información digital abierta y gratuita y creer en la ciencia son la clave para enfrentar el COVID-19.

Marzo 25, 2020
Alejandro Hernández
Director de Biotecnología para Centroamérica y el Caribe de CropLife Latin America

COVID-19 es una enfermedad ocasionada por un virus llamado SARS-CoV-2. A la ciencia y a los científicos les tomó apenas 42 días estar en la primera fase clínica de una vacuna basada en biotecnología moderna. Es un tiempo record, si consideramos que para llegar hasta esta fase clínica la investigación y desarrollo de una vacuna puede tomar años usando las tecnologías tradicionales.

La vacuna se llama mRNA-1273 de la compañía Moderna Therapeutics, y codifica para un fragmento de la cubierta del virus (CoV spike), quizá el fragmento más importante pues es la llave de ingreso a las células humanas. Esto en castellano es:

1. Los virus son muy pequeños, imagínese un balón de fútbol como la célula humana y un grano de arena como el virus. La célula mide 100 micrómetros y el virus que ocasiona COVID-19 mide 100 nanómetros.
2. Para que el virus ingrese a la célula, usa un mecanismo para engañarla con su cubierta, que es identificada por la proteína humana “ACE2”. Es como intentar abrir una puerta con una llave maestra (“cubierta del virus”) que se parece en algo a la original.
3. La vacuna mRNA-1273 ingresa a las células y hace que la misma célula humana fabrique pequeñas porciones de la cubierta del virus (CoV-spike) de manera transitoria, lo que hace que el cuerpo lo identifique como algo “extraño” que dispara la respuesta inmune.

Vacunas con la misma lógica científica se han desarrollado de manera experimental contra Zika, ébola, rabia e influenza A, con la ventaja de que la estabilidad del ARNm aumenta al usar el encapsulamiento en lípidos como ocurre en mRNA-1273.

 Coronavirus, 2020. Ilustración de David S. Goodsell, RCSB Protein Data Bank doi: 10.2210 / rcsb_pdb / goodsell-gallery-019

Otras terapias contra COVID-19

Gracias a la Biotecnología no solo se está desarrollando la vacuna mRNA-1273, sino otras vacunas como las de las empresas iBio y Medicago que están produciendo ambos las vacunas en plantas, vacunas de ADN de la empresa LineaRx, o vacunas de proteínas recombinantes de Sanofi entre otros.

Existen otras tecnologías como un ARN de interferencia que bloquea al virus en forma de nebulizadores¹, proteínas ACE2 recombinantes que engañan al virus para que se no se una a las células humanas y anticuerpos que atacan al virus.

En suma, gracias a conocer la estructura tridimensional de las proteínas del virus² y las que participan en su ingreso, se están fabricando inhibidores de estas proteínas.

Y qué decir de la secuenciación completa de los genomas de los virus y su evolución en tiempo real disponible en Next Strain, un proyecto de código abierto para aprovechar el potencial científico y de salud pública de los datos del genoma de distintos patógenos. Con más de 1000 genomas, este un ejemplo de biotecnología aplicada, del avance enorme que hemos tenido en los últimos años para obtener secuencias rápido y costo efectivas y de la colaboración de la comunidad científica.

Las tecnologías CRISPR o de edición genética nos ayudan a diseñar métodos de detección mucho más veloces utilizando las Cas13 que detecta ARN en lugar de la Cas9 que detecta ADN. Le recuerdo al lector que el virus SARS-CoV-2 es de ARN. Es así como el Instituto Broad dispone de pruebas que en aproximadamente una hora detectan los genes S y ORF1ab mediante fragmentos complementarios unidos a CAS13a y tiras de detección que cambian de color, usando algunos de los principios de las pruebas de embarazo.

Por el momento las terapias disponibles de manera inmediata y que están en fase de prueba se basan en compuestos antivirales que parece podrían tener algún efecto como el Remdesivir (inhibe síntesis del ARN), la cloroquina (bloquea la entrada viral en la célula) y el lopinavir/ritonavir (la reproducción celular). Estos tratamientos se basan en tecnologías químicas más convencionales, pero igualmente efectivas, por lo que la historia nos recuerda que se debe contar con un abordaje siempre amplio e inclusivo.

El descubrimiento de la vacunación se remonta al año 1798 con el tratamiento de la viruela cuando el médico Edward Jenner notó que el productor de leche Benjamin Jesty y su familia no contraían la viruela, dado que se habían expuesto a una variante de la viruela presente en las vacas, de ahí el nombre Vacuna “Variolae Vaccinae”. Ahora bien, el uso de la ingeniería genética o ADN recombinante en vacunas se remonta a principios de los 80s, con la vacuna contra la Hepatitis B producido en levadura (Engerix-B, GSK; Recombivax-HB, MSD) o en células humanas (GenHevac-B, Sanofi Pasteur). La primera vacuna contra malaria también fue recombinante producida en levaduras (Mosquirix de GSK), igualmente la de herpes zoster (Shingrix de GSK), la de meningococos B (Bexsero, GSK y Trumenba, Pfizer), cólera (Recombinant B Toxin), papiloma humano (bivalent y quadivalent recombinant) y algunas vacunas para el virus de la influenza estacional (Flublok Quadrivalent, Protein Sciences Corporation). Hoy, 40 años después de la vacuna contra la Hepatitis B tenemos el reto de desarrollar una vacuna contra el SARS-CoV-2., utilizando todos los avances científicos y mientras que la ciencia hace su trabajo, debemos seguir las instrucciones de prevención como el aislamiento social y un lavado de manos constante.

Vivimos una pandemia mundial y una reacción científica como nunca habíamos visto. Es evidente que la biotecnología, la biología sintética, y el acceso a información digital abierta y gratuita (digital sequence information) son avances científicos esenciales para enfrentar al COVID-19.

¹ Compañías como Alnylam Pharmaceuticals y Sirnaomics.

² Ver las estructuras 3D en https://www.rcsb.org/news?year=2020&article=5e3c4bcba5007a04a313edcc

Referencias

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