Ejercicio resuelto de Inmunización y vacunas · Biología · 2025

PREGUNTA 1. INMUNOLOGÍA. BIOTECNOLOGÍA. (2,5 puntos).

TEXTO: La ciencia del ARNm, vacunas COVID-19 y Premio Nobel de Medicina 2023

El Premio Nobel de Medicina 2023 recayó en Katalin Karikó y Drew Weissman por sus descubrimientos sobre el ARN, clave del éxito sin precedentes de las vacunas ARNm contra la COVID-19.

En las vacunas "tradicionales", las proteínas (o fragmentos de ellas) de los virus o bacterias infecciosas, actúan como antígenos, provocando la respuesta del sistema inmunitario. El organismo recuerda esta respuesta y es capaz de combatir eficazmente el patógeno en futuras infecciones. La genial y sencilla idea de Katalin Karikó y Drew Weissmann fue utilizar ARNm, en lugar de proteínas recombinantes, patógenos atenuados (no infecciosos) o fragmentos de patógenos, para producir la respuesta inmunitaria.

Sin embargo, el ARNm es muy inestable, por lo que es necesario protegerlo, dotándolo de un vehículo que lo encapsula y transporta hasta las células tras su inyección en el organismo. Para esto se usaron nanopartículas lipídicas, unas pequeñas vesículas con distintos tipos de lípidos que forman una membrana cerrada, capaz de albergar el ARNm en su interior y de liberarlo una vez dentro de la célula.

Adaptado de: Ciencia para todos. Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular.



1.1. Indique, a partir de la información del texto, tres tipos de vacunas, aparte de las basadas en ARNm.

1.2. ¿Qué moléculas son las indicadas con los números 1, 2 y 3 de la figura? ¿Cuál es el nombre del orgánulo señalado con el número 4? ¿Qué son las estructuras señaladas con el número 5?

1.3. Describa, brevemente, la estructura y función de la molécula representada con el número 3 en la figura. En la descripción deben figurar los términos: antígeno(s), célula(s) plasmática(s), epitopo(s), inmunoglobulina(s) y paratopo(s).

1.4. En el texto se menciona que se utilizan pequeñas vesículas lipídicas para facilitar la entrada del ARNm en el interior de la célula. Explique, brevemente, este mecanismo de transporte.

1.5. Algunos virus, como el de la gripe, tienen una alta tasa de mutaciones, lo que hace que, muchas veces, las vacunas de un año no sean eficaces el siguiente ¿Cómo puede facilitar la utilización de ARNm la creación de vacunas nuevas, adaptadas a las mutaciones producidas?

$\textbf{1.1. Indique, a partir de la información del texto, tres tipos de vacunas, aparte de las basadas en ARNm.}$

El texto, al explicar en qué consistía la idea de Karikó y Weissman, cita los tres tipos de vacuna que ya se empleaban antes:

• Vacunas de proteínas recombinantes, en las que se inyecta la proteína del patógeno obtenida por ingeniería genética.

• Vacunas de patógenos atenuados, es decir, microorganismos vivos que han perdido su virulencia y no resultan infecciosos.

• Vacunas de fragmentos de patógenos, o vacunas de subunidades, en las que se administra solo una parte del microorganismo.

En los tres casos lo que se inyecta es ya el antígeno; la novedad del ARN mensajero es que se inyecta la información para que sea la propia célula quien lo fabrique.

$\textbf{1.2. ¿Qué moléculas son las indicadas con los números 1, 2 y 3 de la figura? ¿Cuál es el nombre del orgánulo señalado con el número 4? ¿Qué son las estructuras señaladas con el número 5?}$

El número 1 señala las moléculas de ARN mensajero que se han liberado en el citoplasma, las que llevan la información de la proteína S del virus.

El número 2 señala las moléculas de la proteína S, sintetizadas por la célula a partir de ese ARN mensajero: son el antígeno.

El número 3 señala los anticuerpos o inmunoglobulinas, las moléculas con forma de Y que el sistema inmunitario fabrica al reconocer el antígeno.

El número 4 señala el ribosoma, el orgánulo en el que se traduce el ARN mensajero.

El número 5 señala las nanopartículas lipídicas: vesículas formadas por una membrana de lípidos que encapsulan el ARN mensajero, lo protegen de la degradación y lo transportan hasta el interior de la célula.

$\textbf{1.3. Describa, brevemente, la estructura y función de la molécula representada con el número 3 en la figura. En la descripción deben figurar los términos: antígeno(s), célula(s) plasmática(s), epitopo(s), inmunoglobulina(s) y paratopo(s).}$

La molécula 3 es un anticuerpo, es decir, una inmunoglobulina. Se trata de una glucoproteína con forma de Y formada por cuatro cadenas polipeptídicas: dos cadenas pesadas, largas, y dos cadenas ligeras, cortas, unidas entre sí por puentes disulfuro.

En cada cadena se distingue una región variable, situada en el extremo amino terminal, y una región constante. Las regiones variables de una cadena pesada y una ligera se enfrentan en el extremo de cada brazo de la Y y forman el paratopo, de modo que cada inmunoglobulina tiene dos paratopos idénticos.

Las inmunoglobulinas las fabrican y secretan las células plasmáticas, que proceden de la diferenciación de los linfocitos B activados.

Su función es reconocer y unirse de forma específica al antígeno. El paratopo encaja con el epitopo o determinante antigénico, que es la pequeña porción de la superficie del antígeno que el anticuerpo reconoce, y esa unión neutraliza el antígeno, lo aglutina o lo precipita, y facilita después su fagocitosis y la activación del sistema del complemento.

$\textbf{1.4. En el texto se menciona que se utilizan pequeñas vesículas lipídicas para facilitar la entrada del ARNm en el interior de la célula. Explique, brevemente, este mecanismo de transporte.}$

El ARN mensajero es una molécula muy grande, polar y cargada negativamente, de modo que no puede atravesar por sí sola el interior hidrofóbico de la bicapa lipídica ni cabe por ninguna proteína transportadora. Su entrada solo puede hacerse por un transporte en masa.

La nanopartícula lipídica está formada por lípidos organizados en una membrana cerrada, igual que la membrana plasmática. Gracias a esa semejanza, al contactar con la célula la vesícula puede fusionar su membrana con la membrana plasmática y verter directamente el ARN mensajero al citoplasma.

También puede ser captada por endocitosis: la membrana se invagina alrededor de la vesícula y la introduce en el citoplasma dentro de un endosoma, del que la nanopartícula acaba liberando su contenido. En cualquiera de las dos formas se trata de un transporte en masa, sin proteínas transportadoras y con consumo de energía.

$\textbf{1.5. Algunos virus, como el de la gripe, tienen una alta tasa de mutaciones, lo que hace que, muchas veces, las vacunas de un año no sean eficaces el siguiente. ¿Cómo puede facilitar la utilización de ARNm la creación de vacunas nuevas, adaptadas a las mutaciones producidas?}$

Cuando el virus muta cambia la secuencia de nucleótidos de su genoma y, con ella, la secuencia de aminoácidos de sus proteínas de superficie. El antígeno deja de ser el mismo, los anticuerpos y los linfocitos de memoria generados el año anterior ya no lo reconocen y la vacuna pierde eficacia.

Con una vacuna de ARN mensajero, adaptarla se reduce a un problema de información. Basta secuenciar el genoma del virus mutado, deducir la secuencia del ARN mensajero que codifica la nueva proteína y sintetizarlo químicamente en el laboratorio; el vehículo, la nanopartícula lipídica, y todo el proceso de fabricación siguen siendo los mismos.

No hay que cultivar el virus, ni atenuarlo, ni purificar proteínas producidas por células, que son las etapas lentas de las vacunas tradicionales. Por eso la vacuna nueva puede estar disponible en semanas y no en meses, lo que la hace especialmente adecuada frente a virus con una tasa de mutación alta.