La nueva evolución de las vacunas: descubren un ‘atajo’ para acelerar su desarrollo

Han transcurrido 225 años desde que el inglés Edward Jenner (17 de mayo de 1749 – 26 de enero de 1823) administró la que se considera la primera vacuna de la historia, pero un concepto intuitivo de esta protección se remonta varios siglos atrás. Desde el experimento de Jenner el progreso ha sido espectacular, culminando en el desarrollo de vacunas contra la covid en cuestión de meses. Sin embargo, uno de los avances científicos que más vidas han salvado genera también reticencias, un fenómeno tan antiguo como la primera vacuna.

Sin embargo, la inoculación o variolización, que es inyectar por vía subcutánea anticuerpo que luego actuarán protegiéndonos frente a futuras infecciones, tiene un campo tan amplio que aún asombrarán al mundo. Así, estos pasos dirigidos a estudiar las proteínas humanas han dado con una nueva diana y a través de un ‘atajo’ que posibilitará su desarrollo novedoso y más rápido.  En un reciente estudio se señala que se conocen moléculas pequeñas que las unan químicamente a las llamadas ligandos. Los ligandos frecuentemente representan puntos de partida importantes para el desarrollo de fármacos, pero esta brecha de conocimiento obstaculiza críticamente el desarrollo de nuevos medicamentos o vacunas.

Así, los investigadores del Centro de Investigación de Medicina Molecular CeMM de la Academia de Ciencias de Austria, han aprovechado y ampliado un método para medir la actividad de unión de cientos de pequeñas moléculas contra miles de proteínas humanas.

Este trabajo a gran escala reveló decenas de miles de interacciones ligando-proteína que ahora pueden explorarse para el desarrollo de herramientas químicas y terapéuticas como las vacunas. Además, impulsado por el aprendizaje automático y la inteligencia artificial, permite predicciones imparciales de cómo interactúan las moléculas pequeñas con todas las proteínas presentes en las células humanas vivas. Estos resultados innovadores se han publicado en la revista Science todos los datos y modelos generados están disponibles gratuitamente para la comunidad científica.

La mayoría de los fármacos son pequeñas moléculas que influyen en la actividad de las proteínas. Estas pequeñas moléculas, si se comprenden bien, también son herramientas invaluables para caracterizar el comportamiento de las proteínas y realizar investigaciones biológicas básicas.

Teniendo en cuenta estas funciones esenciales, sorprende que para más del 80% de todas las proteínas no se haya identificado hasta ahora ningún aglutinante de moléculas pequeñas. Esto dificulta el desarrollo de nuevos fármacos, vacunas y estrategias terapéuticas, pero también impide nuevos conocimientos biológicos sobre la salud y la enfermedad.

Para cerrar esta brecha, los investigadores del CeMM, en colaboración con Pfizer, han ampliado y ampliado una plataforma experimental que les permite medir como cientos de pequeñas moléculas con diversas estructuras químicas interactúan con todas las proteínas expresadas en las células vivas. Esto produjo un rico catálogo de decenas de miles de interacciones ligando-proteína que ahora se pueden optimizar aún más para representar puntos de partida para un mayor desarrollo terapéutico.

En su estudio, el equipo dirigido por el investigador principal del CeMM, Georg Winter, ha ejemplificado esto mediante el desarrollo de aglutinantes de moléculas pequeñas de transportadores celulares, componentes de la maquinaria de degradación celular y proteínas poco estudiadas implicadas en la transducción de señales celulares. Además, aprovechando el gran conjunto de datos, se desarrollaron modelos de aprendizaje automático e inteligencia artificial que pueden predecir cómo interactúan moléculas pequeñas adicionales con proteínas expresadas en células humanas vivas.

«Nos sorprendió ver cómo la inteligencia artificial y el aprendizaje automático pueden mejorar nuestra comprensión del comportamiento de las moléculas pequeñas en las células humanas. Esperamos que nuestro catálogo de interacciones entre pequeñas moléculas y proteínas y los modelos de inteligencia artificial asociados puedan proporcionar ahora un atajo en los enfoques de descubrimiento de fármacos», afirma Georg Winter. Para maximizar el impacto potencial y la utilidad para la comunidad científica, todos los datos y modelos están disponibles gratuitamente a través de una aplicación web.

El mayor avance de la década

La atenuación y la inactivación aún se utilizan hoy, pero el desarrollo de la ingeniería genética en los años 70 y 80 abrió el camino a una nueva generación de vacunas sintéticas, desde aquellas que utilizan proteínas u otros componentes hasta las que emplean vectores recombinantes, en muchos casos virus inocuos que actúan como vehículos en los que se introducen partes del patógeno contra el que se quiere inmunizar.

El último gran salto tecnológico comenzó a gestarse en los años 90 gracias a varios investigadores, entre los que destacan la bioquímica húngara Katalin Karikó y el inmunólogo estadounidense Drew Weissman. Consiste en introducir en el organismo las instrucciones, en forma de ARN mensajero (ARNm), para que sea el propio cuerpo el que fabrique su vacuna, el antígeno que estimula la respuesta inmune. Aunque las nuevas plataformas de vacunas pueden adaptarse a virus emergentes, las de ARNm son tan manejables y versátiles que permiten crear una vacuna en apenas semanas, como han demostrado las compañías Moderna y BioNTech-Pfizer contra la covid. «Las vacunas de ARNm son el mayor avance de la última década y una parte inmensa del futuro de las vacunas», señala a OpenMind el especialista en enfermedades infecciosas de la Universidad de Virginia William Petri.