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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

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Universidad de Castilla - La Mancha

Vacunas de ADN

Vacuna de ADN - Quilo de ciencia - cienciaes.com

Una nueva generación de vacunas basadas en ADN purificado promete mayor eficacia y seguridad que las vacunas tradicionales

Como es bien conocido, una vacuna consiste en una preparación biológica que mejora la inmunidad contra una enfermedad particular. Normalmente, la vacuna contiene componentes del microorganismo que causa la enfermedad, aunque en ocasiones contiene el mismo microorganismo atenuado, es decir, modificado para que no cause enfermedad, sino solo la respuesta inmune que se busca.

Las vacunas actuales, para ser efectivas, deben contener al menos una proteína del agente contra el que pretenden inmunizar. Esto es así porque solo las proteínas son inmunogénicas, es decir, capaces de generar una respuesta inmune duradera. En general, los otros componentes principales de la materia viva, glúcidos, lípidos y ADN, no poseen esta propiedad.

Este requerimiento plantea varios problemas. En primer lugar, la proteína, o el microorganismo atenuado, deben ser producidos y purificados. La purificación necesariamente se realiza a partir de un material biológico complejo, lo que hace difícil la eliminación de proteínas o componentes no deseados. Además, una vez purificados y producida la vacuna, es necesario transportarla refrigerada a hospitales y Centros de Salud, e igualmente conservarla en frío hasta su administración, ya que de otra manera las proteínas se descomponen y la vacuna pierde su eficacia.

Sin embargo, una nueva generación de vacunas puede solucionar estos problemas y proporcionar, además, ventajas de las que las vacunas tradicionales carecen. Se trata de vacunas de ADN. ¿Cómo funcionan estas vacunas y en qué estado de desarrollo se encuentran?

Vacunas internas

La idea tras las vacunas de ADN reside en que éste dirija la producción por las células de nuestro propio cuerpo de algunas de las proteínas del microorganismo contra el que deseamos generar la inmunidad. Como sabemos, las proteínas son el producto de la actividad de los genes, formados por fragmentos precisos de ADN. Pues bien, las vacunas de ADN son fragmentos circulares de esta molécula, llamados plásmidos, que contienen los genes para la producción por nuestras propias células de proteínas de un microorganismo extraño. Las proteínas producidas de este modo inducen también una respuesta inmune.

Las vacunas de ADN poseen varias ventajas. En primer lugar, como el ADN en sí mismo no produce una respuesta inmune, el mismo plásmido puede ser utilizado una y otra vez para dirigir la expresión de muy diversos genes de aquellos microorganismos contra los que deseamos vacunar. En segundo lugar, estas vacunas son fáciles de producir y no necesitan conservarse en frío, ya que el ADN es estable a temperatura ambiente. Por último, son muy seguras porque se han diseñado para no integrarse ni modificar el genoma de las células y tampoco pueden generar un microorganismo patógeno, como sí podrían hacerlo las vacunas con microorganismos atenuados.

Sin embargo, estas vacunas también plantean problemas. El más grave es que no inducen fácilmente una fuerte respuesta inmune. La razón reside en que los plásmidos de ADN no atraviesan con eficacia la membrana de las células, por lo que la mayoría de ellas no los incorporan en cantidad adecuada. En este caso, las células no producen las suficientes proteínas extrañas, y por tanto no se induce una respuesta inmune fuerte contra ellas.

Solución por investigación

Para superar este problema, se han investigado nuevos métodos de vacunación, diferentes de las clásicas inyecciones o de la administración con aire comprimido. El método que se ha revelado más eficaz es el llamado electroporación, consistente en la administración, junto con el ADN, de corrientes eléctricas que crean poros temporales en la membrana de las células. El ADN administrado con ellas penetra entonces en las células por dichos poros con mayor eficacia.

Pero no solo se ha mejorado este aspecto. También se ha investigado qué secuencia de ADN, de entre las que producen la misma proteína, es más eficazmente utilizada por las células. Como sabemos, cada aminoácido de las proteínas es codificado por tres “letras”, tres nucleótidos, del ADN, lo que se denomina codón. En ocasiones, varias combinaciones de estos tres nucleótidos codifican el mismo aminoácido, pero no todas son igualmente eficaces a la hora de producir la proteína. Pues bien, cuando se fabrican las vacunas de ADN se hace de modo que el fragmento de ADN contenga los codones más eficaces.

Los investigadores tampoco se han detenido aquí. Han modificado también los genes de la vacuna de manera que cuando producen el ARN mensajero que luego debe generar la proteína, éste sea muy estable en el interior de la célula y pueda producir proteínas múltiples veces antes de ser degradado por la maquinaria celular. Por último, han añadido también genes que por sí mismos ejercen un efecto activador sobre el sistema inmune y ayudan así a generar una respuesta inmune fuerte.

Se está también investigando el uso de esta tecnología para tratar enfermedades de origen genético. Por ejemplo, se puede usar para introducir genes que dirijan la producción de hormonas, como la hormona del crecimiento, cuando existen deficiencias en las mismas. También es está estudiando la generación de vacunas antitumorales y vacunas antigripales universales, es decir, que sean eficaces contra las diferentes cepas del virus de la gripe mediante la inmunización contra aquellas proteínas que les son comunes.

La tecnología de la vacunación con ADN ha avanzado mucho en la última década. Confiemos en que pronto la tengamos disponible en nuestros Centro de Salud y hospitales más cercanos.

Otros programas de cienciaes.com para ampliar conocimientos:

El sistema inmune. La guerra del neumococo – Ulises y la Ciencia

El virus de la gripe I – Hablando con Científicos

El virus de la gripe II – Hablando con Científicos

Fábricas de proteínas – Hablando con Científicos

Crónica de una pandemia no sucedida – Quilo de Ciencia

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