Vacina de ARNm

miniatura|Transcrición do ARNm in vitro, activación da inmunidade innata e adaptativa.|upright=1
Unha **vacina de ARNm** é un tipo de vacina que usa unha copia dunha molécula de ARN mensaxeiro (ARNm ou mRNA) para producir unha resposta inmune. A vacina entrega moléculas dun ARNm que codifica un antíxeno ás células inmunitarias, as cales usan o ARNm deseñado como molde para construír unha proteína allea ao organismo, que normalmente sería producida por un patóxeno infeccioso (como, por exemplo, un virus) ou por unha célula cancerosa. Estas moléculas de proteínas estimulan unha resposta inmunitaria adaptativa que ensina ao corpo a identificar e destruír o patóxeno correspondente ou as células cancerosas. Aínda que algunhas vacinas de ARN mensaxeiro, como a vacina da COVID-19 de Pfizer–BioNTech, teñen a desvantaxe de necesitar almacenamento ultrafrío antes da súa distribución;

Na terapéutica de ARN as vacinas de ARN mensaxeiro espertaron un considerable interese, como as vacinas da COVID-19. O 11 de decembro, a Administración de Medicinas e Alimentos (FDA) dos Estados Unidos emitiu unha autorización de uso de emerxencia para a vacina de Pfizer–BioNTech e unha semana despois autorizou tamén a vacina de Moderna.

## Historia 
### Primeiras investigacións 
miniatura|Liña de tempo dalgúns descubrimentos clave e avances no desenvolvemento da tecnoloxía de fármacos baseados no ARNm.

A primeira transfección con éxito de ARNm empaquetado dentro dunha nanopartícula liposómica nunha célula publicouse en 1989. O ARNm "espido" (ou non protexido) feito no laboratorio inxectouse un ano máis tarde no músculo de ratos. Estes estudos foron a primeira proba de que o ARNm transcrito in vitro cun xene elixido podía entregar a información xenética para producir unha proteína desexada dentro dun tecido celular vivo

En 1993 observouse que o ARNm encapsulado en liposomas que codifica un antíxeno estimulaba células T en ratos. Ao ano seguinte desenvolveuse o ARNm autoamplificante ao incluír un xene dun antíxeno viral e un xene que codificaba unha replicase. O método foi utilizado en ratos tanto para provocar respostas inmunitarias humorais coma celulares contra un patóxeno viral.

### Desenvolvemento 
O primeiro ensaio clínico en humanos no que se usaban células dendríticas ex vivo transfectadas con ARNm que codificaba antíxenos tumorais (vacina de ARNm do cancro terapéutica) empezou en 2001. Catro anos despois, informouse do uso con éxito de nucleósidos modificados como método par transportar ARNm ao interior de células sen activar o sistema de defensa do corpo. Os resultados dos ensaios clínicos dunha vacina de ARNm inxectada directamente no corpo contra células tumorais publicáronse en 2008.

BioNTech en 2008 e Moderna en 2010 fundáronse para desenvolver biotecnoloxías de ARNm. A axencia de investigación dos Estados Unidos DARPA lanzou nesa época un programa de investigación biotecnolóxica chamado ADEPT para desenvolver as tecnoloxías emerxentes para o exército dos Estados Unidos. A axencia recoñeceu o potencial da tecnoloxía dos ácidos nucleicos para a defensa contra pandemias e empezou a investir neste eido.

Os primeiros ensaios clínicos humanos usando unha vacina de ARNm contra un axente infeccioso (da rabia) empezou en 2013. Nos seguintes anos comezaron os ensaios clínicos de vacinas de ARNm para outros varios virus. As vacinas de ARNm para uso humano foron estudadas para axentes infecciosos como os virus da influenza, virus Zika, citomegalovirus e virus Chikungunya.

En marzo de 2022 Moderna anunciou o desenvolvemento de vacinas de ARNm para 15 doenzas, que eran: Chikungunya, COVID-19, febre hemorráxica de Crimea-Congo, dengue, ébola, VIH/SIDA, malaria, enfermidade do virus Marburg, febre de Lassa, coronavirus relacionado coa MERS (MERS-CoV), infección polo virus Nipah e henipavirus, febre do Val do Rift, febre grave con síndrome de trombocitopenia, tuberculose e febre de Zika.

### Aceleración 
A pandemia de COVID-19 e a secuenciación do virus causante SARS-CoV-2 a principios de 2020, levou a un rápido desenvolvemento das primeiras vacinas de ARNm aprobadas. BioNTech e Moderna en decembro dese mesmo ano obtiveron a aprobación das súas vacinas da COVID-19 baseadas en ARNm. O 2 de decembro, sete días despois do seu ensaio final de oito semanas, a Axencia Reguladora de Medicinas e produtos Sanitarios do Reino Unido (MHRA) converteuse no primeiro regulador de medicinas global en aprobar unha vacina de ARNm, outorgando unha autorización de emerxencia para a vacina da COVID-19 de Pfizer–BioNTech BNT162b2 para o seu uso xeral. O 11 de decembro, a FDA nos Estados Unidos deu unha autorización de emerxencia para a vacina da COVID.19 de Pfizer–BioNTech e unha semana despois unha aprobación similar para a vacina de Moderna. Outras vacinas de ARNm continúan desenvolvéndose.

## Mecanismo 
[miniatura|upright=1|Unha ilustración do [mecanismo de acción dunha vacina de ARNm.]]

O obxectivo dunha vacina é estimular o sistema inmunitario adaptativo para crear anticorpos que se unan con precisión a un determinado patóxeno. Os marcadores presentes no patóxeno ao que se unen os anticorpos son os antíxenos.

As vacinas tradicionais estimulan unha resposta de anticorpos ao inxectar no corpo antíxenos, un microorganismo ou virus atenuado (debilitado), un virus inactivado, ou un vector viral recombinante que codifica un antíxeno (virus portador inofensivo cun transxene que codifica o antíxeno). Estes antíxenos e virus son preparados e cultivados fóra do corpo.

A diferenza das anteriores, as vacinas de ARNm introducen un fragmento de curta vida creado sinteticamente da secuencia de ARNm dun virus na persoa que vai ser vacinada. Estes fragmentos de ARNm son captados polas células dendríticas por medio da fagocitose. As células dendríticas usan a súa maquinaria interna (ribosomas) para ler o ARNm e producir os antíxenos virais que codifica o ARNm. Aínda que as células non inmunes poden potencialmente absorber o ARNm da vacina, producir antíxenos e expoñelos na súa superficie, as células dendríticas absorben glóbulos de ARNm moito máis doadamente. Os fragmentos de ARNm son trasladados ao citoplasma e non afectan o ADN xenómico do corpo, localizado separadamente no núcleo celular.

Unha vez que a célula hóspede produce os antíxenos virais, comezan os procesos normais do sistema inmunitario adaptativo. Os antíxenos son rotos en cachos polos proteasomas. Despois as moléculas do complexo maior de histocompatibilidade (MHC) de clase I e II únense ao antíxeno e transpórtano á membrana plasmática, "activando" as células dendríticas. Isto desencadea a produción de anticorpos especificamente afíns ao antíxeno, ao cal se unirán, o que finalmente ten como resultado a inmunidade a ese antíxeno. O ARNm transcrito in vitro xérase a partir dun ADN de plásmido preparado por enxeñaría xenética, que ten un promotor da ARN polimerase e unha secuencia que corresponde á do construto de ARNm. Combinando a ARN polimerase do fago T7 e o ADN do plásmido, o ARNm pode ser transcrito no laboratorio. A eficacia da vacina depende da estabilidade e estrutura do ARNm deseñado.

O ARNm transcrito in vitro ten os mesmos compoñentes estruturais que o ARNm natural en células eucariotas. Ten unha carapucha 5' (5' cap), unha rexión non traducida 5' (5' UTR) e outra 3'-UTR, un marco de lectura aberto (ORF), que codifica o antíxeno relevante, e unha cola 3'-poli(A). Modificando estes compoñentes do ARNm sintético, poden potenciarse a estabilidade e a capacidade traducional do ARNm e, á súa vez, mellora a eficacia da vacina.

A maneira máis simple de que as células dendríticas ex vivo capten moléculas de ARNm é por endocitose, unha vía bastante ineficiente, que no laboratorio pode mellorarse significativamente por electroporación.

#### Inxección de ARNm espido 
A inxección de ARNm espido significa que a entrega da vacina só se fai nunha solución tampón. Este modo de captación de ARNm coñécese desde a década de 1990. Utilizouse unha variedade de métodos para entregar ARNm espido, como as inxeccións subcutáneas, intravenosas e intratumorais. Aínda que a entrega de ARNm espido causa unha resposta inmune, o efecto é relativamente débil, e despois da inxección o ARNm adoita degradarse rapidamente.

#### Vector de nanopartícula lipídica 
miniatura|Ensamblaxe da nanopartícula lipídica e o ARN.
A primeira vez que a FDA aprobou o uso de nanopartículas lipídicas como sistema de entrega de fármacos foi en 2018, cando a axencia aprobou o primeiro fármaco de ARN interferente pequeno, chamado Onpattro. Encapsular a molécula de ARNm en nanopartículas lipídicas foi un adianto esencial para producir ARNm viable, atopando solucións a varias barreiras técnicas clave na entrega da molécula de ARNm á célula hóspede. A investigación sobre o uso de lípidos para entregar ARN interferente pequeno a células converteuse nos alicerces de investigacións similares sobre o uso de lípidos para a entrega de ARNm. Porén, debían de inventarse novos lípidos para encapsular as febras de ARN mensaxeiro, que son moito máis longos que as febras de ARN interferente pequeno. As nanopartículas poden administrarse no copo e ser transportadas por diferentes rutas, como intravenosa ou a través do sistema linfático. Para as vacinas de ARNm da COVID-19 esta foi o principal colo de botella na produción. Pfizer usou a estratexia do funcionamento en paralelo para resolver o problema da escala. Despois de verificar que os mesturadores de chorros de impacto (*impingement jet mixers*) non podían escalarse directamente, Pfizer preparou uns 100 pequenos mesturadores (cada un deles do tamaño aproximado dunha moeda de medio dólar, conectounos por medio de bombas e filtros cun "labirinto de bombeo," e instalou un sistema de computadoras para regular o fluxo e a presión a través dos mesturadores.

#### Vector viral 
Ademais dos métodos de entrega non viral, foron alterados por enxeñaría virus de ARN para conseguir respostas inmunolóxicas similares. Os virus de ARN típicos usados como vectores inclúen os retrovirus, lentivirus, alfavirus e rabdovirus, cada un dos cales pode diferir en estrutura e función. Tales virus utilizáronse en estudos clínicos sobre diversas doenzas en animais modelos como o rato, polo e primates.

## Vantaxes 
### Vacinas tradicionais 
miniatura|Vantaxes e desvantaxes dos diferentes tipos de plataformas de vacinas.

As vacinas de ARNm ofrecen vantaxes específicas sobre as vacinas tradicionais.

As vacinas de ARNm teñen a vantaxe de produción de que poden deseñarse rapidamente. Moderna deseñou a súa vacina mRNA-1273 para a COVID-19 en dous días. Poden tamén fabricarse máis rápido, máis barato e de modo máis estandarizado (cunha baixa taxa de erros na produción), o cal pode mellorar a capacidade de resposta a gromos graves. A maioría dos días que cómpren para cada lote de produción son empregados en rigorosos controis de calidade en cada etapa. O marco de lectura aberto (ORF) e as rexións non traducidas (UTR) do ARNm poden ser optimizadas para diferentes propósitos (un proceso chamado enxeñería de secuencia de ARNm), por exemplo polo enriquecemento do contido en guanina-citosina ou elixindo UTRs específicas que se sabe incrementan a tradución.

## Desvantaxes 
### Almacenamento 
Como o ARNm é fráxil, algunhas vacinas deben gardarse a temperaturas moi baixas para evitar a súa degradación, o que daría pouca inmunidade efectiva ao receptor. A vacina de ARNm de Pfizer–BioNTech's BNT162b2 debe conservarse entre os −80 e os −60 °C. Moderna di que a súa vacina mRNA-1273 pode almacenarse entre os −25 e −15 °C, o cal é comparable coas temperaturas dun conxelador doméstico, En novembro de 2020, *Nature* informou de que "aínda que é posible que as diferenzas nas formulacións de LNPs [(nanopartículas lipídicas)] ou estruturas secundarias do ARNm poidan explicar as diferenzas en termoestabilidade [entre as vacinas de Moderna e BioNtech], moitos expertos sospeitan que ambas as vacinas finalmente demostrarán ter necesidades de almacenamento e vidas útiles similares en varias condicións de temperatura." Finalmente, recibiron a autorización para uso de emerxencia.

## Eficacia 
As vacinas de ARNm da COVID-19 de Moderna e Pfizer–BioNTech teñen taxas de eficacia do 90 a 95 %. Anteriores ensaios de fármacos de ARNm para outros patóxenos distintos do virus da COVID-19 non foran efectivos e tiveran que abandonarse nas fases iniciais dos ensaios. A razón da eficacia das novas vacinas de ARNm non está clara.

A científica Margaret A. Liu sinalou que a eficacia das novas vacinas de ARNm da COVID-19 podería deberse ao "gran volume de recursos" que se puxeron en desenvolvemento, ou a que as vacinas poderían estar "desencadeando unha resposta inflamatoria non específica ao ARNm que podería estar intensificando a súa resposta inmune específica, dado que a técnica dos nucleósidos modificados reducía a inflamación pero non a eliminaba completamente", e que "isto tamén pode explicar as intensas reaccións como dores e febres das que se informou nalgúns receptores das vacinas de ARNm para o SARS-CoV-2". Estas reaccións, aínda que graves, eran transitorias, e outra posibilidade é que se trate dunha reacción ás moléculas lipídicas usadas para administrar o fármaco. O ARNm no citosol é rapidamente degradado antes de que teña tempo de chegar ao núcleo. De feito, as vacinas de ARNm deben almacenarse a temperaturas moi baixas e libres de RNAses para impedir a degradación do ARNm. Os retrovirus poden ser de ARN monocatenario (igual que o son moitas das vacinas contra o SARS-CoV-2), o cal entra no núcleo celular e usa unha reversotranscriptase para producir ADN a partir do ARN no núcleo. Un retrovirus ten mecanismos para a súa importación ao núcleo, pero outros ARNm (como os das vacinas) carecen deses mecanismos. Unha vez dentro do núcleo, a creación de ADN a partir de ARN non podía ocorrer sen reversotranscriptases e cebadores ou *primers* axeitados, os cales acompañan ambos o retrovirus, pero que non están presentes noutros ARNm exóxenos (como os das vacinas) incluso no caso de que puidesen entrar no núcleo.

## Amplificación 
As vacinas de ARNm usan ARNm non amplificante (convencional) ou ARNm autoamplificante. As vacinas de Pfizer–BioNTech e Moderna usan ARNm non amplificado. A investigación continúa sobre ambos os tipos de ARNm como métodos para facer vacinas contra outros posibles patóxenos e cancros. As vacinas non amplificantes substitúen a uridina por N1-metilpseudouridina nun intento de reducir a toxicidade.

### Autoamplificante 
As vacinas de ARNm autoamplificante (en inglés saRNA) replican o seu ARNm despois da transfección. O ARNm autoamplificante ten dous marcos de lectura abertos. O primeiro marco, como o ARNm convencional, codifica o antíxeno de interese. O segundo marco codifica unha ARN polimerase ARN dependente (e as súas proteínas axudantes) que replica o construto de ARNm na célula. Isto permite administrar doses de vacina menores. Gritstone bio empezou en 2021 un ensaio en fase 1 dunha vacina de ARN autoamplificante para a COVID-19, usada como unha vacina de reforzo (*booster*). A vacina está deseñada para tomar como diana tanto a proteína da espícula do coronavirus SARS-CoV-2 coma as proteínas virais que teñen menos tendencia á variación xenética, para proporcionar unha maior protección contra as variantes do SARS‑CoV‑2. As vacinas de ARN autoamplificante deben usar uridina, que é necesaria para que poida producirse a replicación.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
* Vacina de ADN
* ARN mensaxeiro de nucleósidos moificados
* Terapéutica de ARN

### Bibliografía 
* 
* 

### Ligazóns externas 
* 
* 
* 
* 
* 
* *xkcd* webcomic explaining how the vaccine works using *Star Wars* characters and situations.