La contribución pionera de Mª José Alonso en la nanomedicina y las vacunas de ARN

En el marco del lanzamiento del informe Neurotecnología para el bienestar humano, desde la Fundación Innovación Bankinter seguimos con la labor divulgativa a través de un nuevo webinar. El informe es el fruto de la reunión de nuestro think tank Future Trends Forum, donde convocamos a más de 40 expertos de renombre internacional para dialogar sobre la reparación y mejora de las capacidades humanas mediante la neurotecnología y otras aplicaciones innovadoras, y analizar las oportunidades y los riesgos que se presentan.

En este nuevo webinar, Avances en Vacunas ARN mensajero, hemos tenido el privilegio de contar con la experta María José Alonso, una figura mundial pionera en el campo de la nanomedicina y las vacunas de ARN mensajero. Su trayectoria, marcada por estancias en prestigiosas instituciones internacionales y reconocimientos como el Premio Nacional de Investigación Juan de la Cierva, la Medalla al Mérito en la Investigación y la Educación Universitaria y el Premio Jaume I de Nuevas Tecnologías, subraya la importancia de su contribución al avance de la ciencia y la tecnología farmacéutica.

María José Alonso es catedrática de Farmacia y Tecnología Farmacéutica en la Universidad de Santiago de Compostela. Ha trabajado en la Universidad de Paris-Sud, en la Universidad de Angers y en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Su laboratorio ha sido pionero en España en nanomedicina, habiendo participado en consorcios internacionales financiados por la Organización Mundial de la Salud, la Fundación Bill y Melinda Gates y el Instituto de Salud Americano, así como el Instituto de Salud Canadiense y la Comisión Europea. Es autora de más de 230 contribuciones científicas con más de 11.500 citas e inventora de 18 familias de patentes. Por la calidad de sus trabajos ha estado entre los TOP TEN en Farmacología (ranking internacional Times Higher Education). También forma parte del consejo editorial de 10 revistas especializadas.

Aquí puedes ver el webinar con María José Alonso:

Avances en vacunas ARN mensajero con MªJosé Alonso

A continuación, te resumimos las ideas clave y descubrimientos que ha compartido María José durante este webinar:

Un viaje desde la pandemia hasta el presente

La pandemia del COVID-19, un evento sin precedentes en la historia reciente, trajo consigo retos colosales para la humanidad. En este contexto de incertidumbre y necesidad urgente, emergieron las vacunas de ARN mensajero como una luz de esperanza, marcando el inicio de una nueva era en la ciencia de las vacunas y la terapéutica.

Cuando el SARS-CoV-2 irrumpió en escena, el mundo se encontraba en gran medida desprevenido para enfrentar una crisis de tal magnitud. Sin embargo, la ciencia no empezó desde cero; décadas de investigación en tecnologías de ARN mensajero y nanomedicina proporcionaron la base sobre la cual se pudieron desarrollar rápidamente vacunas eficaces contra el COVID-19. La colaboración sin precedentes entre académicos, industrias y gobiernos aceleró este proceso, demostrando la capacidad de la comunidad global para unirse frente a una amenaza común.

Más allá de su eficacia en la lucha contra el COVID-19, las vacunas de ARN mensajero han demostrado ser una plataforma versátil y potente para el desarrollo de futuras vacunas y terapias. La tecnología permite una rápida adaptación frente a nuevos patógenos, una característica extraordinaria en un mundo donde las enfermedades emergentes representan una amenaza constante. Además, su capacidad para ser reprogramadas ofrece un camino hacia vacunas personalizadas, abriendo un abanico de posibilidades en la medicina preventiva y curativa.

La rápida implementación de las vacunas de ARN mensajero también ha tenido un impacto profundo en la percepción pública de las vacunas y la medicina moderna. Aunque las vacunas han sido, históricamente, uno de los avances médicos más significativos, la emergencia del COVID-19 y la eficaz respuesta vacunal han reforzado su valor en la conciencia colectiva. Este reconocimiento de la importancia de las vacunas es fundamental para abordar futuras crisis sanitarias y para el mantenimiento de la salud pública a largo plazo. A pesar de los avances, el viaje no ha estado exento de desafíos. El escepticismo en ciertos sectores de la población subraya la necesidad de una comunicación científica clara y accesible. Además, la distribución equitativa de las vacunas sigue siendo un desafío global, enfatizando la importancia de la solidaridad internacional y el acceso a la salud como un derecho humano universal.

El legado de las vacunas de ARN mensajero va más allá de su contribución a la contención de la pandemia del COVID-19. Estamos presenciando el nacimiento de una revolución en la terapia génica y la medicina personalizada, con un potencial que apenas comenzamos a explorar. Enfermedades que una vez se consideraron intratables ahora están en el punto de mira de estas innovadoras estrategias terapéuticas. La investigación y el desarrollo en este campo prometen transformar nuestro enfoque hacia la prevención, el tratamiento y, en última instancia, la cura de enfermedades complejas.

El viaje desde la pandemia hasta el presente, liderado por visionarios como María José Alonso, ha cambiado la trayectoria de la medicina moderna y ha redefinido nuestra relación con la ciencia y la salud. Mientras nos aventuramos hacia este futuro prometedor, la colaboración, la innovación y el compromiso con la equidad en la salud deben guiar nuestros pasos. La historia de las vacunas de ARN mensajero es un testimonio de lo que podemos lograr juntos, y es un presagio esperanzador de lo que está por venir.

La revolución del ARN mensajero

La revolución del ARN mensajero (ARNm) representa uno de los avances más significativos en la historia de la medicina, prometiendo transformar la forma en que combatimos virus y enfermedades infecciosas y también cómo abordamos trastornos genéticos, enfermedades crónicas y cáncer.

Principios fundamentales del ARNm: la tecnología de ARNm se basa en el uso de secuencias de ARN mensajero sintético para instruir a las células del cuerpo humano sobre cómo producir proteínas específicas que desencadenan una respuesta inmunitaria o inducen un efecto terapéutico. Este enfoque aprovecha el mecanismo natural de las células para generar proteínas, ofreciendo una flexibilidad y eficiencia sin precedentes en el diseño de vacunas y terapias. Las vacunas de ARNm contra el COVID-19 han demostrado ser un triunfo de la ciencia y la innovación, ofreciendo una eficacia sobresaliente con un perfil de seguridad sólido. Sin embargo, el impacto de esta tecnología va más allá de la pandemia. La capacidad de diseñar rápidamente vacunas contra nuevos patógenos podría cambiar fundamentalmente nuestra respuesta a futuras emergencias de salud pública, mientras que la adaptabilidad de la plataforma de ARNm abre la puerta a vacunas contra una amplia gama de enfermedades, desde la influenza hasta el Zika.

Más allá de las vacunas: terapias génicas y más: el potencial de la tecnología de ARNm se extiende mucho más allá de las vacunas. La terapia génica, la medicina regenerativa y el tratamiento del cáncer son solo algunos de los campos que podrían beneficiarse de esta revolución. Por ejemplo, el ARNm puede ser diseñado para restaurar la expresión de proteínas defectuosas o ausentes en enfermedades genéticas, ofrecer nuevas estrategias para reparar tejidos dañados o programar el sistema inmune para atacar células cancerosas.

A pesar de su enorme potencial, la implementación generalizada de terapias basadas en ARNm se enfrenta a desafíos técnicos y logísticos, incluyendo la estabilidad de las moléculas de ARNm y la entrega eficiente a las células objetivo. La nanotecnología, especialmente el uso de nanopartículas lipídicas, ha emergido como una solución prometedora, permitiendo la protección y entrega efectiva del ARNm dentro del cuerpo. Mirando hacia el futuro, la investigación y el desarrollo continuos son esenciales para superar los obstáculos restantes y desbloquear todo el potencial de las terapias de ARNm. La revolución del ARNm está apenas en sus inicios, pero ya ha cambiado la forma en que pensamos sobre las vacunas y las terapias médicas.

El rol de las nanopartículas

La revolución de las vacunas de ARN mensajero (ARNm) no podría haberse materializado sin el desarrollo paralelo y la integración de una tecnología igualmente innovadora: las nanopartículas. Estas estructuras microscópicas han demostrado ser fundamentales en la eficacia y entrega de terapias basadas en ARNm, representando un avance crucial en la medicina y la farmacología. La contribución de expertos como María José Alonso en la exploración y aplicación de nanopartículas en la nanomedicina ha sido fundamental, permitiéndonos adentrarnos en nuevas fronteras de la ciencia médica.

Las nanopartículas utilizadas en las vacunas de ARNm son, en su mayoría, nanopartículas lipídicas. Estas estructuras están diseñadas para encapsular y proteger el delicado ARNm de la degradación antes de que pueda ser entregado a las células del cuerpo. Una vez dentro de la célula, las nanopartículas liberan el ARNm, permitiendo que el proceso de traducción de proteínas siga su curso natural. Esta funcionalidad resuelve uno de los desafíos más significativos en el desarrollo de vacunas de ARNm: la entrega eficiente y segura del material genético al interior de las células sin ser destruido por los mecanismos de defensa del cuerpo. El uso de nanopartículas ha revolucionado tanto la entrega de vacunas de ARNm como la administración de una amplia variedad de terapias. Su capacidad para cruzar barreras biológicas, como la barrera hematoencefálica, abre nuevas posibilidades para tratar enfermedades previamente inalcanzables. Además, la modificación superficial de estas nanopartículas permite una dirigibilidad específica, lo que significa que pueden ser diseñadas para dirigirse a tipos celulares específicos, mejorando la eficacia de la terapia y minimizando los efectos secundarios.

Uno de los aspectos más críticos en el desarrollo de nanopartículas es garantizar su seguridad y biocompatibilidad. La investigación en este campo se centra en entender cómo interactúan estas partículas con el cuerpo humano a nivel celular y molecular. Los avances en la nanotecnología han permitido el diseño de nanopartículas que son efectivas en su función y también seguras, con un perfil de degradación y eliminación adecuado para su uso en humanos.

La aplicación de nanopartículas en medicina se extiende más allá de las vacunas de ARNm. Desde la entrega dirigida de fármacos hasta la terapia génica y la ingeniería de tejidos, las posibilidades son enormes. La investigación continua en este campo promete desarrollar nuevas generaciones de nanopartículas con capacidades aún más específicas y eficientes, potencialmente revolucionando el tratamiento de enfermedades complejas, incluidos varios tipos de cáncer y trastornos genéticos.

Terapias avanzadas

Las terapias avanzadas, caracterizadas por su enfoque innovador y personalizado, están marcando el comienzo de una nueva era en el tratamiento de enfermedades. Estas terapias, que incluyen medicamentos basados en genes, células y tejidos, representan una transformación fundamental en nuestra aproximación a la medicina, prometiendo tratamientos más efectivos y personalizados para una amplia gama de condiciones. La terapia génica y celular ofrece esperanzas sin precedentes para pacientes con enfermedades hasta ahora intratables, incluyendo trastornos genéticos raros, ciertas formas de cáncer, y enfermedades degenerativas. Al modificar el material genético dentro de las células del paciente o proporcionar nuevas células para reemplazar las disfuncionales, estas terapias pueden ofrecer soluciones a largo plazo, y en algunos casos, curas potenciales.

La nanomedicina, un campo pionero en el que María José Alonso ha hecho contribuciones significativas, juega un papel crucial en el desarrollo de terapias avanzadas. Las nanopartículas pueden ser diseñadas para entregar terapias génicas y moleculares directamente a las células o tejidos diana, mejorando la eficacia de los tratamientos y minimizando los efectos secundarios. Esta precisión no tiene precedentes en la medicina convencional y abre nuevas posibilidades para tratamientos altamente personalizados y menos invasivos.

A pesar del potencial transformador de las terapias avanzadas, se enfrentan a desafíos significativos, desde cuestiones técnicas y científicas hasta consideraciones éticas y regulatorias. La producción de terapias génicas y celulares a gran escala, asegurando su seguridad y eficacia, y el acceso equitativo a estos tratamientos avanzados son áreas críticas que requieren atención continua y soluciones innovadoras.

Las proteínas son responsables de la salud

Las proteínas, fundamentales en la biología celular y la salud humana, se producen a partir de instrucciones codificadas por el ARN mensajero. Esta comprensión ha llevado al desarrollo de vacunas y terapias que, mediante la administración de ARN mensajero sintético, capacitan a nuestro organismo para combatir enfermedades desde su origen, sin alterar el ADN ni integrarse permanentemente en nuestro genoma.

La rapidez con la que se desarrollaron las vacunas contra el COVID-19 no fue un accidente, sino el resultado de décadas de investigación acumulada en campos como la nanotecnología, la inteligencia artificial, la genómica y la proteómica. La combinación de estas tecnologías permitió avances significativos en la medicina, destacándose las nanopartículas lipídicas como vehículos cruciales para el transporte seguro y eficaz del ARN mensajero dentro del organismo. La contribución de científicos como los Nobel  Drew Weissman y Katalin Karikó, Robert Langer y Peter Cullis ha sido fundamental en el desarrollo de las nanopartículas lipídicas y la modificación del ARN mensajero para su estabilidad y menor inmunogenicidad. Estas innovaciones han abierto el camino para tratamientos de enfermedades genéticas, autoinmunes, neurodegenerativas y, especialmente, el cáncer, utilizando tanto vacunas terapéuticas como ARN interferente para atacar proteínas causantes de enfermedades.

Empresas como Moderna, respaldadas por décadas de investigación y desarrollo, lideran la expansión de estas terapias, abordando una variedad de enfermedades infecciosas y crónicas. El impulso y éxito de Moderna, especialmente durante la pandemia de COVID-19, evidencia el potencial transformador de estas tecnologías en la medicina.

La innovación continúa a través de proyectos como NOSE VAC, que exploran vías de administración alternativas, como la nasal, para facilitar la vacunación a nivel global, especialmente en regiones con acceso limitado a infraestructuras médicas. Además, la investigación se extiende al transporte de material genético al cerebro para tratar enfermedades como el Alzheimer, demostrando el potencial de las terapias basadas en ARN mensajero y nanopartículas para revolucionar el tratamiento de enfermedades complejas.

El futuro: la medicina de precisión

La conclusión de la presentación de María José Alonso pone de manifiesto el papel crucial de la medicina de precisión o personalizada, especialmente en el tratamiento del cáncer. Este enfoque se centra en utilizar la información genómica de un individuo para desarrollar tratamientos específicos que aborden las causas moleculares de la enfermedad. Un ejemplo destacado es el trabajo en la corrección de mutaciones específicas en la proteína KRAS, responsable de varios tipos de cánceres severos. La intervención precisa en estas mutaciones abre nuevas vías para tratar cánceres de páncreas, colorrectales y de pulmón mediante terapias personalizadas. La relevancia de las nanopartículas en este contexto es vital. Actúan como vehículos eficaces para transportar terapias génicas y fármacos biológicos directamente a las células afectadas, superando las barreras celulares que tradicionalmente limitan la eficacia de muchos tratamientos. Las nanopartículas permiten, por ejemplo, que tratamientos dirigidos a la proteína KRAS mutada penetren la membrana celular y alcancen su objetivo con precisión, demostrando reducciones significativas del tumor en modelos experimentales.

Personas notables en el campo científico, como Drew Weissman y premios Nobel como Jennifer Doudna, han reconocido la importancia de las nanopartículas para el desarrollo de vacunas, como las de Moderna y Pfizer, y también como herramientas revolucionarias para el tratamiento de enfermedades. Doudna destaca la necesidad de las nanopartículas para dirigir eficazmente herramientas de edición genética como CRISPR-Cas9 hacia sus objetivos específicos.

Para finalizar, María José Alonso nos dice: “En la reciente entrega de los Premios Nacionales de Investigación 2023, nuestro rey lo expresó de manera clara: sin ciencia, no hay futuro. Y ojalá haya una apuesta cada vez más fuerte por la ciencia en España, porque sin ciencia no hay futuro, y por tanto no habrá futuro para España”.

Preguntas y respuestas con María José Alonso

Tras la ponencia, María José Alonso responde a algunas de las múltiples preguntas de la audiencia. A continuación, un resumen de las mismas:

¿Cómo se diseña y sintetiza el ARN mensajero para encapsulación?

La síntesis del ARN mensajero es un proceso relativamente sencillo, realizado por biotecnólogos, que implica la modificación química del ARN. Aunque María José Alonso no es experta en la fabricación del ARNm, destaca la simplicidad de su producción, evidenciada por el desarrollo de factorías de vacunas ARNm en países africanos. El desafío principal radica en el diseño de las secuencias de nucleótidos y sus modificaciones químicas.

¿Se está estratificando a los pacientes para administrar vacunas?

Las vacunas infecciosas generalmente se administran a toda la población, mientras que la medicina de precisión para enfermedades como el cáncer sí requiere estratificación. Alonso sugiere que, aunque personalmente no ha tenido problemas con múltiples vacunaciones, la estratificación, especialmente por edad, podría mejorar la precisión en la administración de vacunas.

¿Cuál es tu opinión sobre el uso de IA en el desarrollo de medicamentos?

María José Alonso valora positivamente el uso de la Inteligencia Artificial en el desarrollo de medicamentos, destacando su papel transformador tanto en el diagnóstico como en la creación de nuevos fármacos. Menciona específicamente el trabajo de César de la Fuente en la Universidad de Pensilvania, especialmente su enfoque en la producción de antibióticos utilizando IA, subrayando la importancia y el potencial de esta tecnología para revolucionar el campo. Alonso destaca la colaboración en proyectos de vacunas en España, donde la IA fue crucial para explorar combinaciones de nucleótidos, anticipando un mayor impacto en áreas como la nanomedicina.

¿Esta tecnología permite detectar mutaciones específicas?

Sí, las nanopartículas podrían utilizarse para detectar anomalías en enfermedades como el glioblastoma a través de un diagnóstico temprano, utilizando monoclonales para identificar proteínas anómalas como parte de una estrategia de detección.

¿Cuáles son los mayores desafíos para el desarrollo de vacunas nasales?

Los desafíos incluyen la forma de administración y la necesidad de demostrar que las nanopartículas no alcanzan el cerebro a través del epitelio olfatorio. Sin embargo, la administración nasal se ve prometedora por su acceso directo al sistema inmune asociado a la mucosa nasal.

¿Quién controla las patentes de las vacunas de ARN mensajero?

Existe una competencia entre farmacéuticas por las patentes relacionadas con el ARNm, las nanopartículas y otros componentes de las vacunas. Aunque las patentes son fundamentales en la industria, los litigios surgen frecuentemente, especialmente al comercializar nuevos productos. Alonso menciona el esfuerzo realizado por su equipo para desarrollar una vacuna de COVID-19 con una composición distinta a la de Moderna para evitar infracciones de patente.

Si no pudiste verlo, puedes ver el webinar aquí:

Avances en vacunas ARN mensajero con MªJosé Alonso

Si quieres profundizar en este campo y en otras tecnologías e innovaciones para el bienestar humano, no dejes de ver nuestro informe.

También puedes acceder a otros webinars sobre la materia:

• Neurotecnología para el bienestar humano: un vistazo al futuro con el Dr. Álvaro Pascual-Leone
• Neuroterapia digital: llevando las neurotecnologías a casa del paciente con el Dr. Javier Mínguez
• Neurotecnología de rehabilitación: del laboratorio a la vida cotidiana con el Dr. Ander Ramos-Murguialday
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• Futuro y Vida: Claves de la Biología Sintética con Marc Güell