Actualizada el 24 de marzo del 2021
Es la página avanzada que corresponde a Cómo funcionan las vacunas ARNm
Vacunas de ARNm en la prevención de la COVID-19
Las vacunas de ARNm desarrolladas por Pfizer/BioNTech y Moderna para el SARS-CoV-2 y la enfermedad COVID-19 representan la primera aplicación de esta tecnología en programas de inmunización masiva. No obstante, esta modalidad de vacunación se fundamenta en décadas de investigación en biología molecular y genética.
Fundamentos moleculares del ARNm
El ARNm (ácido ribonucleico mensajero) es una molécula lineal compuesta por nucleótidos, que se ensamblan en secuencias de manera análoga a cómo las letras se combinan para formar palabras. Esta molécula codifica la material genético de forma similar al ADN, el material genético que se encuentra en el núcleo de las células. Sin embargo, a diferencia del ADN, que posee una estructura de doble hélice, el ARNm se presenta como una cadena sencilla.
El ADN se encuentra en las células de cualquier organismo. En contraste, los virus—que no se consideran organismos vivos en sentido estricto—pueden contener o bien ADN o bien ARN como material genético, pero nunca ambos.
Estructura y composición del SARS-CoV-2
El SARS-CoV-2, virus responsable de la enfermedad COVID-19, se clasifica como un virus ARN, lo que indica que su material genético está constituido exclusivamente por ARN en lugar de ADN. Este ARN se encuentra resguardado en el interior de una cápside, una estructura proteica que protege el material genético del entorno.
Envoltura viral
La cápside se encuentra rodeada por una membrana externa compuesta por una bicapa lipídica, es decir, una doble capa de lípidos que contribuye a la estabilidad del virus y facilita que ingrese su ARN en las células huésped. Desde esta membrana emergen proteínas en forma de espícula, las cuales confieren al virus su característica apariencia de “corona”, de donde deriva el nombre “coronavirus”.
Función del ARNm en células saludables
En una célula humana sana, el ARNm actúa como intermediario en la transferencia de información genética desde el ADN, presente en el núcleo, hasta los ribosomas. En estos, se sintetizan las proteínas esenciales para el crecimiento, la reparación y el funcionamiento del organismo.
Interferencia del ARNm viral
El ARNm del virus, sin embargo, explota este mecanismo natural para engañar a la célula, induciéndola a fabricar proteínas virales en sus ribosomas en lugar de las proteínas propias. Esta estrategia es fundamental para la replicación y propagación del virus dentro del organismo.
Rol de los anticuerpos en la respuesta inmune
Los anticuerpos son proteínas especializadas, caracterizadas por una forma similar a la letra “Y”, que constituyen un componente esencial del sistema inmunitario. Su función principal es reconocer y unirse a sustancias extrañas—como virus y bacterias—para neutralizarlas y facilitar su eliminación del organismo.
Mecanismo de acción de los anticuerpos contra el SARS-CoV-2
En el SARS-CoV-2, los anticuerpos específicos se unen a la proteína de espícula, la cual es esencial para la interacción del virus con los receptores ACE2 en la superficie de las células humanas. Esta unión actúa como un bloqueo físico que impide la adhesión del virus a la célula, evitando así la fusión de la membrana viral con la membrana celular y la subsecuente inserción del ARN viral en el interior de la célula.
Analogía del bloqueo inmunitario
Este mecanismo de bloqueo puede compararse con la aplicación de un pegamento en una llave, lo que impide que esta pueda girar en la cerradura y, por ende, obstruye la apertura de la puerta. De manera similar, la unión de los anticuerpos a la proteína de espícula bloquea el acceso del SARS-CoV-2 a las células, contribuyendo a la prevención de la infección.
Los anticuerpos marcan al virus para la eliminación
Además de bloquear la infección, los anticuerpos desempeñan una función adicional esencial: marcan al virus para facilitar su reconocimiento y eliminación por parte de otras células del sistema inmunitario, como los macrófagos. Este proceso permite que el sistema inmunitario no solo impida que el virus infecte nuevas células, sino que también promueva su eliminación.
Generación de anticuerpos
Los anticuerpos son proteínas producidas por el sistema inmunitario en respuesta a la entrada de virus u otros agentes potencialmente dañinos en el organismo. Esta respuesta forma parte de la inmunidad adaptativa, que permite la generación de anticuerpos específicos para cada patógeno.
Persistencia y función de la memoria inmunitaria
Algunos de estos anticuerpos se mantienen en el organismo durante períodos prolongados, preparados para reconocer y neutralizar el mismo virus o agente invasor en futuras exposiciones. Este mecanismo de memoria inmunitaria es esencial para conferir una protección duradera y prevenir reinfecciones.
Administración del ARNm en vacunas
El ARNm contenido en las vacunas, como las desarrolladas por Pfizer/BioNTech y Moderna, se introduce en el organismo encapsulado en nanopartículas lipídicas. Estas nanopartículas, que consisten en pequeñas envolturas aceitosas, protegen la molécula de ARNm durante su transporte y facilitan su entrada en células específicas del sistema inmunitario.
Rol de las células dendríticas en la activación inmune
Una vez en el organismo, las nanopartículas lipídicas favorecen la captación del ARNm principalmente por las células dendríticas. Estas células, que actúan como centinelas del sistema inmunológico, desempeñan un papel clave en la activación de la respuesta inmune. Al procesar y presentar los antígenos derivados del ARNm, las células dendríticas inician la respuesta adaptativa necesaria para generar una protección efectiva contra el patógeno.
Traducción del ARNm y síntesis de la proteína de la espícula
Una vez internalizado en la célula, el ARNm es traducido por los ribosomas, los orgánulos especializados en la síntesis proteica. En este contexto, los ribosomas producen exclusivamente la proteína de la espícula del SARS-CoV-2, la cual es fundamental para la adhesión del virus a las células humanas.
Naturaleza y función de la proteína sintetizada
Esta proteína se denomina “impostora” ya que representa únicamente una parte del virus, sin incorporar su material genético ni poseer la capacidad de replicación. De esta manera, se estimula una respuesta inmunitaria específica sin riesgo de infección activa, facilitando la preparación del organismo para reconocer y neutralizar el virus en futuras exposiciones.
Presentación del antígeno por células dendríticas
Las células dendríticas procesan la proteína de la espícula del SARS-CoV-2 y pueden presentarla en su superficie o liberarla para que otras células inmunitarias la capturen. En ambos escenarios, la proteína actúa como antígeno.
Activación de la respuesta inmune adaptativa
Una vez que la proteína es captada, es reconocida por las células T auxiliares, las cuales identifican la espícula como una amenaza. Esta activación desencadena la respuesta adaptativa, en la que los linfocitos B son estimulados para producir anticuerpos específicos dirigidos contra la proteína de la espícula. Estos anticuerpos son fundamentales para neutralizar el virus y prevenir su entrada en las células, contribuyendo a la protección del organismo frente a la infección.
Reconocimiento y neutralización del virus
Es fundamental que los anticuerpos inducidos mediante la vacunación reconozcan no solo la proteína de la espícula producida a partir del ARNm de la vacuna, sino también la espícula del virus SARS-CoV-2 en su forma natural, en caso de que el individuo vacunado se exponga al patógeno en el futuro. Al adherirse a la espícula, estos anticuerpos bloquean la capacidad del virus para infectar las células y facilitan su eliminación por el sistema inmunitario.
Entrenamiento del sistema inmunitario mediante vacunación con ARNm
La vacunación con ARNm capacita al sistema inmunitario para reconocer y neutralizar el SARS-CoV-2 sin que el organismo deba haber sido previamente expuesto al virus completo. Esta estrategia inmunológica induce tanto respuestas humoral como celular, proporcionando una protección integral contra la infección.
Activación de la inmunidad mediada por células
Una ventaja adicional de la producción de la proteína espícula dentro de las células dendríticas es que, además de generar una respuesta basada en anticuerpos, se activa la inmunidad mediada por células. En este proceso, las células dendríticas presentan el antígeno (la proteína espícula) en su superficie a linfocitos T específicos, conocidos como células T citotóxicas o “asesinas”. Estas células son entrenadas para reconocer y eliminar directamente las células infectadas por el virus en el futuro, ofreciendo una línea adicional de defensa sin depender exclusivamente de los anticuerpos.
Estabilidad y localización del ARNm en la vacuna
El ARNm administrado por la vacuna posee una vida útil corta y se encuentra confinado al citoplasma, sin ingresar al núcleo celular donde reside el ADN. Como consecuencia, no puede interactuar ni modificar el material genético humano.
Imposibilidad de integración en el ADN celular
Incluso en el escenario hipotético de que el ARNm accediera al núcleo, carece de las enzimas necesarias para integrarse en el ADN. A pesar de la circulación de información errónea en diversas fuentes en línea, la evidencia científica actual respalda la imposibilidad de que el ARNm de las vacunas interactúe o altere el material genético de las células humanas.
Degradación del ARNm tras la traducción
Una vez que el ARNm cumple su función en los ribosomas para la síntesis de la proteína de la espícula, se degrada rápidamente en fragmentos de menor tamaño. Este proceso de degradación es parte de los mecanismos celulares que regulan la vida útil del ARNm, asegurando la eliminación del material no utilizado.
Reciclaje y reutilización de fragmentos de ARNm
Los fragmentos resultantes son reciclados por la célula y reutilizados en la síntesis de otras moléculas. Este mecanismo de reciclaje es un proceso natural y universal que ocurre con cualquier ARNm presente en el organismo, contribuyendo a la eficiencia y economía de los recursos celulares.
Conclusión
En resumen, la vacuna con ARNm está diseñada para introducir de manera transitoria una secuencia genética específica del SARS-CoV-2, que posibilita la síntesis de la proteína de la espícula. Este mecanismo permite que el sistema inmunitario aprenda a reconocer este antígeno, desencadenando la generación de anticuerpos y la activación de células T especializadas. De este modo, se establece una respuesta inmune adaptativa capaz de proteger al organismo frente a una infección real, sin que el virus completo haya estado presente en el cuerpo.
©2021 Dr. Michael Herrera
Para más informaciones, consulte:
CDC: Información para entender cómo actúan las vacunas de ARNm contra el COVID-19
NYT: Cómo funciona la vacuna de Pfizer-BioNTech (el 21 de enero del 2021)
AARP: Lo que debes saber sobre las vacunas ARNm contra la COVID-19
(el 29 de diciembre del 2020)
BBC: Covid-19: los 3 pasos del revolucionario método ARNm usado para crear vacunas que muestran resultados eficaces contra el coronavirus (el 30 de noviembre del 2020)