Vacuna de ARNm de Pfizer y BioNTech contra el COVID-19: ¿Cómo funciona?

Actualizado el 18 de mayo de 2021

Por Nidhi Parekh de The Shared Microscope

Traducido por Lorena Villanueva-Almanza (@LoreVial). Find the English version of this article here.

Obtenga más información sobre la vacuna COVID-19 de Pfizer y BioNTech. #ComunicaCiencia $PFE $BNTX

Actualización: Esta vacuna obtuvo la aprobación de la FDA a través de la autorización de uso de emergencia el 11 de diciembre de 2020, lo que la convierte en la primera vacuna COVID-19 disponible comercialmente. El 10 de mayo de 2021, la vacuna Pfizer / BioNTech obtuvo la aprobación de la FDA para uso de emergencia en adolescentes (12-15 años).

La vacuna Pfizer y BioNTech fue una revelación en la carrera para desarrollar una vacuna contra el COVID-19, pero dio la sorpresa al serla primera en obtener la aprobación de la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA). Siga leyendo para conocer cómo funciona la vacuna Pfizer / BioNTech y sobre el proceso de los ensayos clínicos en general. Tenga en cuenta que, si bien esta vacuna se conoce comúnmente como la vacuna Pfizer / BioNTech o Pfizer (que usaremos indistintamente en esta publicación de blog), también se está desarrollando en colaboración con el fabricante de medicamentos chino Fosun Pharma.

Vea otras publicaciones en nuestra serie de vacunas COVID-19:
[ Moderna | Oxford / AstraZeneca | Pfizer / BioNTech | Johnson & Johnson | Novavax | Sinovac ]

Tabla de contenido:

El proceso de ensayos clínicos para el desarrollo de vacunas

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Las vacunas han ayudado a acabar con una serie de infecciones mortales como la viruela. Como tal, las vacunas son uno de los inventos médicos más importantes del mundo, pero crear una vacuna puede ser un proceso largo y complejo. Las vacunas deben pasar por una gran cantidad de controles en los ensayos clínicos para garantizar que sean seguras y efectivas. Si las vacunas no pasan esta prueba, no obtienen la aprobación de la FDA para su uso o venta comercial.El proceso típico de desarrollo de una vacuna es largo, tanto por diseño como por necesidad. Por lo general, comienza con estudios in vitro y en animales en el laboratorio, seguidos de ensayos de fase I, II y III en humanos para demostrar su seguridad y eficacia. Después de completar los ensayos de fase III, la vacuna ha demostrado que es segura y eficaz y puede obtener la aprobación de la FDA. Incluso después de la aprobación de la FDA, los ensayos de seguridad y eficacia en curso siguen en marcha en la Fase IV.

Cronograma del desarrollo de vacunas, desde la investigación de laboratorio preclínica hasta los ensayos clínicos con seres humanos

Cronograma del desarrollo de vacunas, desde la investigación de laboratorio preclínica hasta los ensayos clínicos con seres humanos. Ilustración de Nidhi Parekh de The Shared Microscope.

Ensayos clínicos de Pfizer / BioNTech: “Máxima Velocidad (Operación Warp Speed)”

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Pfizer está colaborando con la empresa alemana BioNTech para desarrollar una vacuna contra el COVID-19 de manera oportuna. Esta vacuna, como las que están desarrollando Moderna, la Universidad de Oxford / AstraZeneca , Novavax y Sinovac, es otra vacuna COVID-19 prometedora candidata  en la carrera contra la pandemia. 

Los ensayos clínicos de la vacuna Pfizer / BioNTech fueron financiados en su totalidad por Pfizer. Sin embargo, la vacuna Pfizer / BioNTech fue la primera de las vacunas COVID-19 en obtener la aprobación de la FDA a través de la Autorización de uso de emergencia (EUA, por sus siglas en inglés). Si bien la vacuna Pfizer / BioNTech no es formalmente parte de Operation Warp Speed, el gobierno de los EE. UU. ya se ha comprometido a comprar millones de unidades de esta vacuna.

En julio de 2020, el gobierno de EE. UU. ofreció a Pfizer y BioNTech $ 1,950 millones de dólares para ayudar a EE. UU. a adquirir 100 millones de dosis de la vacuna. Según este acuerdo, EE. UU. puede adquirir hasta 500 millones de dosis adicionales de la vacuna Pfizer / BioNTech. Las dos compañías también pueden suministrar a la Unión Europea 200 millones de dosis, según un comunicado de prensa reciente. Aunque la vacuna Pfizer / BioNTech llegó tarde a la carrera de vacunas contra el COVID-19, el desarrollo de esta vacuna avanzó a una velocidad vertiginosa, superando la de las vacunas de la  Operation Warp Speed. Los ensayos clínicos de la vacuna Pfizer / BioNTech comenzaron en julio, cuando Moderna y Oxford / AstraZeneca estaban en ensayos de fase III. Sin embargo, el director ejecutivo de la compañía, Albert Bourla, insistió en que la vacuna recibiría la aprobación de la FDA a fines de 2020, lo que sucedió el 11 de diciembre de 2020.

La vacuna Pfizer / BioNTech es una vacuna de ARNm

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Al igual que la vacuna Moderna, la vacuna Pfizer / BioNTech utiliza ARN mensajero o ARNm. Es una vacuna basada en ARNm.

Como hemos explicado en nuestro post anterior sobre la vacuna ARNm-1273 de Moderna, las vacunas de ARNm se desarrollan usando tecnología de punta. Las vacunas de ARNm contienen pequeños segmentos de ARNm desarrollado para su uso como vacuna para ayudar al cuerpo a generar inmunidad a un patógeno (como el nuevo coronavirus, SARS-CoV-2). Las vacunas de ARNm son un tipo de vacuna de ácido nucleico, es decir, una vacuna que usa ácidos nucleicos como ARNm o incluso ADN para provocar una respuesta inmune.

¿Qué es una vacuna de ARNm?

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Los artículos científicos publicados destacan que las vacunas de ARNm son una alternativa prometedora a los enfoques de vacunas convencionales. Gracias a los avances tecnológicos que permiten secuenciar y analizar datos genéticos rápidamente, las vacunas de ARNm pueden desarrollarse a gran velocidad. También son comparativamente más baratas de fabricar y pueden ser más seguras de administrar que las vacunas convencionales.

Las vacunas de ARNm tienen varias ventajas en los ensayos clínicos y su distribución. Pueden desarrollarse rápidamente, son más baratas de fabricar y pueden ser más seguras de administrar que las vacunas convencionales. $MRNA $BNTXUna vacuna de ARNm está hecha de ARNm, una molécula mensajera que se encuentra comúnmente en las células de nuestro cuerpo. Las vacunas tradicionales, por otro lado, usan partes del patógeno (quizás una proteína como en el caso de las vacunas de subunidades como Novavax) o patógenos inactivados completos (como en el caso de CoronaVac). Estos “mensajes” de ARNm proporcionan instrucciones para que nuestro cuerpo pueda producir varias proteínas necesarias para evitar enfermar por  COVID-19.

Ilustración que muestra la traducción de ARNm a proteína.

De acuerdo con dogma central de la biología, el ARN mensajero (ARNm) se traduce en proteínas importantes para las células de nuestro cuerpo. Fuente: Nidhi Parekh de The Shared Microscope

¿Cómo funcionan las vacunas de ARNm?

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Las vacunas de ARNm entregan ARNm al cuerpo mediante inyección. Una vez administrado al cuerpo a través de una vacuna, el ARNm puede indicarle a las células del cuerpo que produzcan las proteínas necesarias para desarrollar inmunidad al antígeno. En la carrera por desarrollar la vacuna COVID-19, las dos más notables producidas a partir de ácido nucleico y, más específicamente, las vacunas basadas en ARNm, son las de Pfizer / BioNTech y la de Moderna.

Las vacunas de ARNm en desarrollo contra COVID-19 llevan las instrucciones vitales para la producción de proteínas de pico que normalmente se encuentran en la superficie del nuevo coronavirus. Estas proteínas de pico son vitales para la infección. La neutralización de las proteínas de pico a través de la respuesta inmune natural del cuerpo, por lo tanto, neutraliza la capacidad del SARS-CoV-2 de infectar el cuerpo y causar COVID-19. Por lo tanto, son el objetivo terapéutico más común de muchas compañías farmacéuticas.

Ilustración de SARS-CoV-2, el virus que causa COVID-19. Las proteínas de pico están en rojo.

SARS-CoV-2, el virus que causa COVID-19. Las proteínas de pico están en rojo.

Las vacunas de ARNm en desarrollo contra COVID-19 llevan las instrucciones vitales para la producción de proteínas de pico que normalmente se encuentran en la superficie del nuevo coronavirus.

Hay varias vacunas en desarrollo contra el virus SARS-CoV-2. De éstas, hay dos vacunas de ARNm que han llegado a la Fase III de ensayos clínicos: la desarrollada por Pfizer y BNT162 de BioNTech y la de Moderna.

Pfizer y BioNTech completaron los ensayos clínicos de fase III de su vacuna BNT162 a fines de noviembre. La vacuna recibió la aprobación de la FDA de Estados Unidos a través de la Autorización de uso de emergencia el 11 de diciembre de 2020 después de que los datos clínicos mostraran que la vacuna es segura y eficaz.Como resultado de la aprobación acelerada de la FDA, la vacuna Pfizer / BioNTech está actualmente disponible en el mercado. Esto la convierte en la vacuna más rápidamente desarrollada para COVID-19, incluso más que las vacunas desarrolladas como parte de Operation Warp Speed. Una limitación de la vacuna es que debe almacenarse a -70 grados Celsius (-94 grados Fahrenheit). Sin embargo, puede durar descongelada hasta cinco días antes de ser administrada.

La vacuna de ARNm de Pfizer y BioNTech se llama BNT162

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Como ya hemos mencionado, la vacuna de Pfizer y BioNTech, denominada BNT162, es otra vacuna de ARNm en desarrollo contra el virus SARS-CoV-2 causante del COVID-19. Las tres empresas desarrollaron una versión de la vacuna de ARNm que requeriría una inyección de refuerzo, lo que significa que la vacuna requiere la aplicación de dos dosis.

Esta vacuna, aunque se llama vacuna Pfizer / BioNTech o Pfizer, se desarrolló en colaboración con el fabricante chino de medicamentos Fosun Pharma. Desarrollaron dos versiones de la vacuna: BNT162b1 y BNT162b2. Para mayo de 2020, se habían desarrollado las dos versiones de la vacuna y estaban listas para los ensayos clínicos de fase I. Los resultados de este ensayo mostraron que ambas versiones de la vacuna provocaron una respuesta inmune. Además, la respuesta inmune provocada fue directamente proporcional a la dosis de la vacuna que recibieron los participantes: cuanto mayor fue  la dosis, más fuerte fue la respuesta inmune.

Ilustración de un balance
Una vacuna debe ser segura y eficaz.

Fuente: Nidhi Parekh de The Shared Microscope

Una vacuna debe ser segura y eficaz. Teniendo en cuenta que ambas versiones de la vacuna evocan fuertes respuestas inmunitarias, estaba claro que ambas eran eficaces. Sin embargo, los resultados del ensayo de fase I indican que BNT162b2 produjo menos efectos secundarios leves (como fiebre y fatiga) que BNT162b1. Por esta razón, se eligió BNT162b2 para los ensayos de fase II y fase III. 

Ahora que presentamos la vacuna BNT162b2, analicemos cómo funciona con más detalle.

Introducción a la vacuna BNT162b2

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La vacuna BNT162b2 codifica para la producción de una proteína de pico de longitud completa del SARS-CoV-2 anclada a la membrana viral estabilizada antes de la fusión con la membrana celular humana. “Hmm”, podrías pensar. “Eso suena demasiado complicado para que lo entienda”.

¿Qué es exactamente una “proteína de pico de longitud completa del SARS-CoV-2 anclada a la membrana estabilizada antes de la fusión con la membrana celular humana”?

Es una proteína de pico de longitud completa que se encuentra en la nueva molécula de coronavirus. Las proteínas de pico son importantes porque permiten que el SARS-CoV-2 ingrese a las células humanas y provoquen una infección por COVID-19.

Para comprender qué hay exactamente en la vacuna Pfizer / BioNTech, es vital saber más sobre la estructura de la proteína pico (S) viral y cómo la proteína pico facilita la infección por COVID-19. Entonces, eso es de lo que hablaremos en las próximas secciones.

La estructura de la proteína de pico viral SARS-CoV-2

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A estas alturas, es probable que se haya acostumbrado a la imagen icónica del virus SARS-CoV-2: una esfera redonda con varias protuberancias puntiagudas en su superficie (también puede encontrarla al principio de este artículo). Las proteínas de pico están ancladas en la membrana de la partícula viral como un iceberg. La parte superior de la proteína de pico  sobresale, mientras que el resto está anclado en la membrana. Esta proteína de pico es vital para la entrada del nuevo coronavirus en las células huésped.Cada proteína de pico tiene dos partes diferentes, también llamadas subunidades: la subunidad S1 y la subunidad S2. Ambas subunidades tienen funciones únicas que permiten que el virus SARS-CoV-2 infecte los pulmones, el corazón, los vasos sanguíneos, el cerebro, etc. Las subunidades S1 y S2 están unidas entre sí en lo que se llama el sitio de escisión de la subunidad S1-S2. El sitio de escisión de la subunidad S1-S2 es importante en términos del mecanismo de infección del SARS-CoV-2, del que hablaremos a continuación.

Mecanismo de infección por COVID-19

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El nuevo coronavirus utiliza las subunidades S1 de las proteínas de pico para unirse a las células humanas. Esta unión se produce a través de interacciones con ACE2, un receptor que se encuentra en todo el cuerpo, en el corazón, los pulmones, los vasos sanguíneos, el cerebro, etc. La subunidad S2 se puede considerar como un “compañero” de la subunidad S1 que ayuda al nuevo coronavirus a transmitir su información genética a la célula humana que está infectando. La subunidad S2 ayuda a vaciar el genoma viral del virus en las células de nuestro cuerpo para causar una infección por COVID-19.El SARS-CoV-2 usa las subunidades S1 y S2 para causar una infección por COVID-19. Sin embargo, hay un paso intermedio importante del que aún no hemos hablado, y es una ruptura que ocurre entre las subunidades S1 y S2 después de que el ARN viral del nuevo coronavirus se transfiere a una célula humana a través de la proteína de pico. Las subunidades S1 y S2 se separan entre sí mediante la acción de ciertas enzimas llamadas proteasas. Sin embargo, el mecanismo preciso por el que las subunidades se separan, o cambian su configuración, aún no es claro.

Ilustración del mecanismo de la infección por covid-19.

Fuente: Nidhi Parekh de The Shared Microscope

Como puede imaginar, la configuración de las proteínas de pico viral cambian después de que las subunidades S1 y S2 se escinden o rompen. Esto es algo así como cortar un trozo de papel; se verá diferente después de cortarlo. Tal vez una parte esté separada o simplemente se haya roto.

La proteína de pico tiene dos formas: pre-fusión y post-fusión

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Después de que la proteína de pico del SARS-CoV-2 se fusiona con una célula humana, su forma, o conformación, en el espacio tridimensional cambia.

Para explicar mejor estas distintas conformaciones, consulte la siguiente ilustración del escritor científico e ilustrador Nidhi Parekh de The Shared Microscope:

Ilustración de proteínas de pico sars-cov-2 antes y después de la fusión a la célula humana

Fuente: Nidhi Parekh de The Shared Microscope

Como puede ver en la imagen de arriba, estas conformaciones son bastante diferentes antes y después de la fusión a la célula humana. La conformación previa a la fusión es cómo se ve la proteína de pico antes de infectar nuestras células, cuando la proteína de pico está en el punto de “iniciar la comunicación” con las células de nuestro cuerpo. Una vez que la proteína de pico del virus se conecta y se une a los receptores ACE2 de la superficie de nuestras células, las subunidades de la proteína de pico cambian de forma, tal vez para entregar más eficientemente el genoma viral a nuestras células. La fusión de la proteína de pico con la célula humana provoca un cambio en la conformación de la proteína de pico, pasando de un estado previo a la fusión a un estado posterior a la fusión.

Una vez que el virus se fusiona con una de nuestras células, mecaniza el proceso de producción viral para garantizar la generación de más copias del virus. El resultado es una replicación viral imparable que conduce a un caso de COVID-19. Para evitar este golpe, nuestras células deberían poder identificar el virus y detenerlo antes de que pueda infectar nuestras células. La vacuna le enseña a nuestro cuerpo cómo hacer esto, previniendo así la infección.

¿Qué hay en la vacuna BNT162b2?

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¿Por qué fue importante esta explicación para comprender la vacuna Pfizer / BioNTech? Porque la vacuna BNT162b2 se basa en la conformación previa a la fusión de la proteína de pico. Esto se debe  a que, en una infección por COVID-19 real, nuestros cuerpos estarán expuestos a la conformación previa a la fusión como la administrada en la vacuna. Es después del “contacto” inicial con el virus que la conformación de las proteínas pico cambia a la conformación posterior a la fusión. Por lo tanto, desarrollar inmunidad a la conformación previa a la fusión de la proteína de pico asegura que nuestro cuerpo podrá aprovechar una respuesta inmune y neutralizar la conformación de la proteína de pico a la que estamos expuestos durante una infección inicial.

El virus SARS-CoV-2 logra infectar a una célula humana cuando las proteínas de pico de su superficie se encuentran en conformación pre-fusión. Al instruir a nuestras células a producir anticuerpos contra la proteína de pico en su conformación pre-fusión, la vacuna detiene la infección antes de que el virus ataque. Esta vacuna también asegura que desarrollamos inmunidad contra la proteína de pico y, por lo tanto, desarrollamos inmunidad contra el virus.

La vacuna Pfizer / BioNTech #COVID19 contiene el ARNm necesario para que el cuerpo humano produzca una forma específica de la proteína de pico #SARSCOV2 causante de una infección por COVID-19. #ComunicaCiencia

Tanto en las vacunas de Moderna como en las de Pfizer / BioNTech, las moléculas de ARNm de la proteína de pico están encerradas en una nanopartícula lipídica para garantizar una entrega eficiente en el cuerpo.

¿Cómo funciona la vacuna Pfizer / BioNTech?

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Al igual que la vacuna de Moderna, la BNT1262b2 contiene instrucciones para que nuestros cuerpos produzcan proteínas de pico viral del SARS-CoV-2 en la conformación previa a la fusión. Como mencionamos anteriormente, esta proteína es muy importante para el mecanismo de infección del virus: el virus no puede infectar ninguna célula del cuerpo humano sin la proteína de pico.

Las proteínas de pico en la superficie del virus actúan como una llave especial para la puerta que es nuestro cuerpo. Si somos capaces de hacer varias copias de la llave  para estudiarla y comprender cómo nos destruye, podemos configurar sistemas de alarma y trampas para mantener alejado al intruso (el virus). 

Esto es lo que pretende hacer la vacuna: enseñar a las células de nuestro cuerpo la forma de la “llave” para que podamos identificarla rápida, eficaz y fácilmente en el futuro. Una vez que somos conscientes que esta llave nos hace daño, enseñamos a nuestro cuerpo a generar “trampas”.  Estas “trampas” son lo que llamamos anticuerpos. Los anticuerpos neutralizan estas “llaves” para que no puedan entrar a células.

Si bloqueamos al intruso (el virus) antes de que pueda entrar en nuestras células y causar algún daño, podemos prevenir la infección por el virus SARS-CoV-2 y, por lo tanto, también eliminar el riesgo de contraer COVID-19.

Con la ayuda de la vacuna, nuestro cuerpo puede aprender a identificar estas proteínas de pico que se encuentran en la vacuna SARS-CoV-2 y producir anticuerpos (trampas) para neutralizar el efecto de las proteínas de pico. Esto, a su vez, evita una futura infección por COVID-19, lo que genera inmunidad contra el virus.

La situación actual de la vacuna Pfizer / BioNTech

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Actualización: Esta vacuna obtuvo la aprobación de la FDA a través de la autorización de uso de emergencia el 11 de diciembre de 2020, lo que la convierte en la primera vacuna COVID-19 disponible comercialmente. El 10 de mayo de 2021, la vacuna Pfizer / BioNTech obtuvo la aprobación de la FDA para uso de emergencia en adolescentes (12-15 años).

La vacuna en desarrollo por Pfizer, en colaboración con BioNTech y Fosum Pharma, ha sido recientemente el centro de atención casi a diario. El director ejecutivo de Pfizer ha dicho en repetidas ocasiones  que espera responder preguntas sobre la seguridad y eficacia de la vacuna a partir de octubre de 2020. 

En julio de 2020, las empresas lanzaron ensayos de fase II/III con 30,000 voluntarios en Estados Unidos, Argentina, Brasil y Alemania. El mundo todavía está esperando estos resultados. Sin embargo, los resultados provisionales sugieren que los voluntarios presentan síntomas ‘leves a moderados‘ (como fatiga y dolor de cabeza) tras recibir la vacuna, lo cual es muy prometedor. A principios de este mes, las compañías anunciaron que buscan expandir su ensayo en los Estados Unidos a 44,000 pacientes. 

¿Será esta vacuna una revelación? ¿Nuestro caballero de brillante armadura? ¿Traerá a la humanidad un paso más hacia la normalidad? Hay una serie de preguntas sin respuesta sobre todas las vacunas, pero si esta vacuna tiene éxito, las dos empresas fabricarán 1,300 millones de dosis COVID-19 para fines de 2021.

Gracias a Lorena Villanueva Almanza (@LoreVial) por la traducción de este artículo.

Nidhi Parekh es escritora científica e ilustradora que escribe blogs en The Shared Microscope . Échales un vistazo en Twitter, visita su Facebook o visita su Instagram para obtener ilustraciones informativas y efectivas de conceptos en biología.

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