En una era en la que los brotes virales pueden convertirse en pandemias globales a un ritmo alarmante, la capacidad de desarrollar rápidamente nuevas vacunas se ha vuelto crucial. Sin embargo, la velocidad de producción de la vacuna es limitada porque el ARNm que se utiliza en ella se sintetiza en parte químicamente y en parte mediante enzimas, un proceso relativamente lento.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Nagoya en Japón ha desarrollado con éxito una tecnología de síntesis innovadora capaz de producir ARNm de alta pureza y totalmente sintetizado químicamente, sin pasar por la lenta reacción enzimática. Este progreso sienta las bases para una respuesta más rápida a los brotes virales y las enfermedades emergentes, que se espera mitiguen futuras infecciones en una etapa temprana. Sus hallazgos se publican en el Journal of Nucleic Acids Research.
Debido a su importante papel en la lucha contra la pandemia de COVID-19, el ARNm ahora es ampliamente reconocido por su potencial para ayudar en la prevención de enfermedades infecciosas. Los expertos esperan que en el futuro la tecnología del ARNm se utilice para tratar trastornos genéticos y enfermedades emergentes. Sin embargo, producir ARNm sigue siendo un desafío debido a preocupaciones sobre la pureza y la velocidad de producción.
Estos problemas pueden resolverse completamente utilizando ARNm sintetizado químicamente. Según Masahito Inagaki: “Una de las ventajas más importantes del ARNm totalmente sintetizado químicamente es su capacidad para evitar las complejas y lentas reacciones enzimáticas que normalmente se requieren para producir ARNm. Un método que se base completamente en reacciones químicas acortará significativamente el proceso de producción “.
También beneficia a las personas que tienen una fuerte respuesta inmune a la vacuna. El ARNm que se deriva de ARN 5′-monofosforilado es susceptible a la contaminación por fragmentos de ARN incompletos, lo que da como resultado una fuerte respuesta inmune. Esta respuesta inmune aumenta el riesgo de efectos secundarios, especialmente inflamación. Sin embargo, las tecnologías de purificación existentes han tenido dificultades para eliminar estas impurezas, lo que limita su potencial.
Para abordar estas cuestiones, el profesor Hiroshi Abe, la estudiante de doctorado Mami Otoke y el profesor asistente Inagaki desarrollaron un nuevo reactivo de fosforilación con un grupo nitrobencilo que actúa como una etiqueta de purificación hidrofóbica.
Inagaki explica: “Los grupos nitrobencilo tienen una alta hidrofobicidad; por lo tanto, cuando el grupo nitrobencilo se introduce en la molécula de ARN, el ARNm se vuelve más hidrofóbico. Dado que el ARN crudo carece del grupo nitrobencilo, se puede separar fácilmente del ARN objetivo que está nitrobencilado”. La cromatografía líquida de alto rendimiento en fase del grupo . produce ARN puro, libre de las inconsistencias de longitud y las impurezas típicamente asociadas con los métodos de síntesis basados en la transcripción”.
Además de sintetizar químicamente el ARNm en su conjunto, el equipo produjo ARNm circular purificado utilizando el mismo método. Los ARNm circulares son únicos porque carecen de una estructura terminal, lo que los hace resistentes a la degradación por parte de las enzimas que degradan los ácidos nucleicos del cuerpo, lo que produce efectos medicinales duraderos.
Los avances en la producción de ARNm tienen implicaciones importantes para el futuro del tratamiento médico. “Esta invención allana el camino para una producción altamente eficiente de ARNm y ARNm circular totalmente sintetizados químicamente, lo que tiene el potencial de revolucionar el descubrimiento de fármacos de ARN y ampliar el alcance de las terapias basadas en ARNm”, dijo Abe.
La producción rápida y pura de vacunas debería mejorar nuestro tiempo de respuesta ante futuras amenazas infecciosas. En el futuro, el equipo espera utilizar estos hallazgos para desarrollar nuevas vacunas de ARNm para antígenos del cáncer y enfermedades genéticas.