por Kathryn A. Whitehead
¿Qué pasaría si tuviera en la mano un medicamento que salva vidas … pero no tuviera forma de administrarlo?
Acérquese al nivel nano con la ingeniera Kathryn A. Whitehead mientras ofrece un desglose de las pequeñas bolas de grasa (llamadas nanopartículas de lípidos) perfectamente diseñadas para transportar medicamentos de última generación a las células de su cuerpo. Descubra cómo su trabajo ya está impulsando las vacunas COVID-19 basadas en ARNm y forjando el camino para futuras terapias que podrían tratar el ébola, el VIH e incluso el cáncer.
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¿Y si les dijera que la pandemia salvará la vida de millones de personas? Es algo difícil de considerar, dada la cantidad de seres queridos que ya hemos perdido. Pero a lo largo de la historia de la humanidad, las crisis de salud pública masivas han dado lugar a innovaciones en el cuidado de la salud y la tecnología. Por ejemplo, la peste negra dio lugar a la prensa de Gutenberg y la pandemia de gripe de 1918 condujo a la tecnología de vacunas moderna. La pandemia de COVID-19 ha sido y no será diferente. Solo mire nuestras vacunas, normalmente desarrolladas durante muchos años, y las vacunas de ARNm se implementaron en 11 meses alucinantes.
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¿Cómo es eso posible? Fue posible porque los científicos han estado trabajando durante muchos años para llevarnos al punto en el que pudiéramos usar el ARNm rápidamente en una situación de emergencia. Específicamente, hemos estado trabajando en cómo ayudar al ARNm con su mayor problema, que es que normalmente no va a los lugares correctos dentro de nuestro cuerpo. Afortunadamente, solucionamos ese problema justo a tiempo y me gustaría contarles sobre la tecnología que usamos para hacerlo.
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Cuando se administra ARNm, se inyecta en nuestros músculos o en nuestro torrente sanguíneo, pero en realidad lo necesitamos para ingresar a nuestras células. Desafortunadamente, el ARNm es frágil y nuestros cuerpos lo destruirán antes de que llegue muy lejos. Puede pensar en el ARNm como un jarrón de vidrio que le gustaría enviar por correo sin caja ni envoltorio de burbujas. Se romperá mucho antes de que se entregue. Y sin una dirección en la caja, su servicio de entrega postal no tendrá idea de dónde llevarlo. Entonces, si vamos a usar ARNm como terapéutico, necesita nuestra ayuda. Necesita protección y es necesario que le digan a dónde ir. Y ahí es donde entro yo.
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Durante más de cinco décadas, científicos e ingenieros como yo hemos estado creando los materiales de envío para medicamentos de ácidos nucleicos, como el ADN y el ARN. Mediante prueba y error, hemos creado paquetes que envían floreros intactos a la dirección incorrecta; que entregado en la dirección correcta pero con un jarrón roto; paquetes que se rompen por los perros atacantes; y paquetes que tiran la espalda del cartero. Han sido necesarios muchos años para conseguir que la ciencia sea correcta. Déjame mostrarte el resultado, estas diminutas bolas de grasa que llamamos nanopartículas lipídicas. Déjame contarte cuáles son y cómo funcionan.
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En primer lugar, “nano” significa realmente muy, muy pequeño. Piense en lo pequeña que es una persona en comparación con el diámetro de la tierra. Así de pequeña es una nanopartícula en comparación con la persona. Estas nanopartículas están formadas por varias moléculas grasas llamadas lípidos. La grasa es un material de embalaje increíble, agradable y elástico. Curiosamente, nuestras células también están rodeadas de grasa para mantenerlas flexibles y protegidas. Hace años, los científicos tuvieron la idea de crear nanopartículas de lípidos que actuarían como un caballo de Troya. Debido a que los lípidos en la nanopartícula se parecen a las membranas que rodean nuestras células, las células están dispuestas a llevar la nanopartícula al interior, y ahí es cuando el ARNm se libera en la célula. Entonces, ¿qué son exactamente los lípidos en estas nanopartículas? Hay cuatro ingredientes además del ARNm, y les contaré sobre cada uno.
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Primero, hay un lípido llamado fosfolípido. Este es el ingrediente principal de nuestras membranas celulares, que son las paredes de grasa que separan el interior de nuestras células de todo lo que las rodea. Los fosfolípidos tienen una cabeza a la que le gusta el agua y una cola a la que le gustan otras cosas grasas. Entonces, cuando arrojas un montón de fosfolípidos en agua, forman esta hermosa estructura llamada bicapa lipídica. Aquí, las cabezas miran hacia el interior y el exterior de la célula, que es agua, y las partes de la molécula que aman la grasa cuelgan juntas en el medio. En las nanopartículas de lípidos, los fosfolípidos tienen una función similar de mantener organizados todos los demás ingredientes.
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En segundo lugar, hay un lípido llamado colesterol. ¿Por qué, si el colesterol tiene mala reputación, querríamos utilizarlo en una nanopartícula terapéutica? Resulta que, si bien el colesterol puede ser malo cuando está en nuestro torrente sanguíneo, en realidad es algo muy bueno para nuestras membranas celulares. Y eso se debe a que esos fosfolípidos de los que les hablé son demasiado libres consigo mismos y son propensos a desmoronarse. El colesterol es una molécula rígida que se encaja entre los otros lípidos para llenar los huecos y mantenerlos todos juntos. Desempeña un papel similar en nuestras nanopartículas lipídicas. Proporciona soporte estructural para que las nanopartículas no se deshagan. entre la inyección y cuando entran en nuestras células.
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En tercer lugar, hay un lípido llamado lípido ionizable. Aquí, “ionizable” significa que cuando estas partículas están en el torrente sanguíneo, tienen carga neutra, lo que ayuda con su seguridad. Luego, cambian a una carga positiva dentro de nuestras células, lo que les ayuda a liberar el ARNm. Los lípidos ionizables son especiales porque tienen que fabricarse en el laboratorio, y los científicos de todo el mundo han probado decenas de miles de estos materiales para encontrar unos que sean buenos para entregar ARNm de forma segura. Y debido a que se fabrican en el laboratorio, tienden a ser propiedad de la empresa que los inventó. Entonces, por ejemplo, Moderna y BioNTech, la empresa que se asoció con Pfizer, descubrieron diferentes lípidos ionizables, y ese es el único ingrediente importante en sus vacunas COVID-19 que difieren. E incluso entonces, sus lípidos ionizables ni siquiera son tan diferentes, lo cual es tranquilizador, porque cuando grupos independientes de científicos convergen en soluciones similares, es más fácil confiar en el resultado.
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Finalmente, un ingrediente más. Éste es un polímero llamado polietilenglicol. Así que llamémoslo PEG. Eso es mucho más fácil. El PEG es una molécula amante del agua. Por lo tanto, rodea la nanopartícula de lípidos y lo mantiene todo junto. Puede pensar en los otros tres lípidos como la caja y el plástico de burbujas para el ARNm, y el PEG como la cinta de embalaje. Es posible que haya escuchado en las noticias sobre una pequeña fracción de personas que tienen respuestas alérgicas a la vacuna. Existe alguna evidencia de que el PEG podría estar contribuyendo a estas reacciones alérgicas. Y eso se debe a que las personas están expuestas habitualmente al PEG en productos cosméticos y domésticos, y algunas personas ya han desarrollado anticuerpos contra el PEG. Pero, ¿por qué les pasaría esto a algunas personas y no a otras? Resulta que el sistema inmunológico de cada persona es diferente, y de la misma manera que algunas personas son alérgicas al látex, otras personas son alérgicas al PEG. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el PEG ha tenido un largo historial de uso seguro como parte de las formulaciones de medicamentos aprobadas por la FDA, y estas alergias a las vacunas podrían ser causadas por factores distintos al PEG. Se necesita más investigación para llegar al fondo de estos efectos secundarios.
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Muy bien, demos un paso atrás y veamos toda nuestra nanopartícula. Hermoso, ¿verdad? Cuando todos estos ingredientes encajan perfectamente, el resultado es el sueño de una repartidora. En el caso de las vacunas, después de que estas nanopartículas se inyectan en nuestro músculo, llevan el ARNm a nuestras células. Allí, el ARNm actúa como un manual de instrucciones que le dice a nuestras células que produzcan una proteína extraña, en este caso, la proteína de pico de coronavirus.
Cuando nuestras células inmunes ven la proteína de pico, se apresuran a protegernos de ella, y se aprenden a recordarla, para poder matarla si alguna vez regresa. Mientras hablamos, las vacunas de ARNm están salvando vidas del coronavirus. Fueron nuestra primera y mejor herramienta para combatir esta pesadilla, y son nuestra mejor esperanza de responder rápidamente a la variación viral porque podemos mantener nuestro empaque de nanopartículas lipídicas igual, y todo lo que tenemos que hacer es cambiar el ARNm que está adentro.
Pero aquí está la mejor parte: para las terapias de ARNm, estas vacunas son solo el comienzo. El ARNm se puede usar para tratar o curar muchas enfermedades. Entonces, en el futuro, probablemente tengamos tratamientos para muchas enfermedades terribles, como la fibrosis quística, la distrofia muscular y la anemia de células falciformes. Estas enfermedades son causadas por proteínas mutadas y podemos usar ARNm para pedirle a nuestras células que produzcan la versión correcta de estas proteínas. Tendremos tratamientos para el cáncer: mama, sangre, pulmones, lo que sea.
Aquí, usaremos ARNm para enseñar a nuestras células inmunitarias cómo encontrar y destruir células cancerosas. Y luego, si tenemos suerte, tendremos vacunas contra algunos de los patógenos más mortíferos y temidos del mundo, como la malaria, el ébola y el VIH. Algunos de estos productos ya se encuentran en ensayos clínicos y el éxito de las vacunas COVID-19 allanará el camino para las generaciones futuras de estas terapias.
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Así es como la pandemia salvará la vida de millones. Catalizó el desarrollo de vacunas más rápido de la historia y dio vida a un nicho, una forma de tecnología previamente no aprobada. Y en nuestra desesperación, le dimos una oportunidad a esa tecnología. Ahora estamos recopilando datos de seguridad y eficacia a largo plazo de cientos de millones de personas. Y con estos datos, el interés en la tecnología, la financiación de la tecnología y la confianza en la tecnología seguirán creciendo.
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De cara al futuro, el empaquetado y la entrega de ARNm a los órganos y tejidos correctos seguirá siendo uno de los desafíos más importantes para implementar esta tecnología. Entonces, mis colegas y yo estaremos ocupados durante mucho tiempo. En definitiva, estoy aquí con un mensaje de esperanza. Estamos en la cúspide de una revolución. El ARNm está a punto de cambiar el mundo para siempre, y todo gracias a estas pequeñas bolas de grasa que llevan este medicamento milagroso exactamente a donde se necesita.
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Gracias.
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(Aplausos)