Od dziesięcioleci naukowcy marzyli o wykorzystaniu mocy technologii genetycznej do zapobiegania lub leczenia szeregu chorób. Syntetyczna wersja cząsteczki w ludzkim ciele, znanej jako informacyjny RNA (kwas rybonukleinowy) lub mRNA, spełniła tę obietnicę.
To, jak sprawić, by to działało, stanowiło zniechęcające wyzwania, które większość społeczności naukowej uważała za górę, na którą trudno się wspiąć.
Ale garstka badaczy się nie poddała. Oni spędził lata próbując rozwiązać tajemnicę mRNA. Następnie, niczym film stworzony dla telewizji, złamali kod w samą porę, by uratować świat przed śmiertelną pandemią koronawirusa .
mRNA na misji
Szczepionki mRNA działają poprzez dostarczanie komórkom instrukcji, które umożliwiają im wytwarzanie antygenów i stają się własną fabryką produkującą przeciwciała w organizmie. Ale aby jeszcze lepiej zrozumieć technologię i sposób jej wykorzystania do ochrony przed COVID-19, najpierw musisz zrozumieć białka.
Białka są często określane jako budulec życia. Są niezbędne dla budowy, funkcji i regulacji tkanek i narządów organizmu. Każda komórka ludzkiego ciała zawiera dziesiątki tysięcy odrębnych białek składających się z kilku aminokwasów, które łączą się ze sobą, tworząc łańcuchy o różnej długości, które składają się w różne kształty. Kształt białka ma wiele wspólnego z funkcją białka .
Na przykład niektóre regulują określone procesy fizjologiczne, takie jak wzrost, rozwój, metabolizm i reprodukcja. Niektóre białka działają jak biologiczne katalizatory, pomagając organizmowi budować mięśnie, niszcząc toksyny i rozkładając cząsteczki pokarmu podczas trawienia. Inne służą układowi odpornościowemu jako przeciwciała, które mogą neutralizować toksyny i pomagać w pozbyciu się patogenów bakteryjnych i wirusowych.
Komórkom przypisywana jest ich sekwencja aminokwasowa, a tym samym funkcja ich białka jest przekazywana za pośrednictwem informacyjnego RNA organizmu lub mRNA.
Pomyśl o tym procesie jak o misji szpiegowskiej. mRNA przekazuje komórce instrukcje, aby wytworzyły określone białko. Gdy komórka wytworzy swoje białko, niszczy instrukcje, a następnie przystępuje do produkcji tego konkretnego białka.
Pozornie nieograniczone możliwości technologii mRNA
Kilku badaczy zaczęło się zastanawiać: co by było, gdyby nauka mogła opracować syntetyczne mRNA z konkretną sekwencją kodującą, która mogłaby zostać dostarczona do organizmu i nakazać komórkom tworzenie dowolnego rodzaju białka — czynników wzrostu do naprawy uszkodzonych tkanek, enzymów do leczenia rzadkich chorób lub nawet przeciwciała chroniące przed infekcją.
W 1990 roku grupa naukowców z University of Wisconsin faktycznie wykonała syntetyczne mRNA i przetestowała je na myszach laboratoryjnych. Problem polegał na tym, że syntetyczne mRNA było wrażliwe na mechanizmy obronne myszy i zostało zniszczone, zanim dotarło do komórki docelowej, aby dostarczyć zakodowaną wiadomość, mówi Paul Goepfert , MD, profesor medycyny na Uniwersytecie Alabama w Birmingham i ekspert w projektowaniu szczepionek. Wiele osób w świecie naukowym uznało to za fatalną wadę i zwróciło swoją uwagę gdzie indziej.
Jednak dwóch naukowców z University of Pennsylvania , dr Katalin Karikó i immunolog dr n. med. Drew Weissman, nadal wierzyło w możliwości, jakie daje syntetyczne mRNA. Postanowili znaleźć sposób na zwiększenie stabilności mRNA. W 2005 roku, po dekadzie żmudnych badań, odkryli, że do ochrony syntetycznego mRNA mogą używać maleńkich kulek tłuszczu zwanych nanocząsteczkami lipidowymi lub LPN. To dało delikatnej cząsteczce podobne do ukrywania właściwości, które umożliwiły jej podróżowanie poza radar układu odpornościowego.
W następnych latach naukowcy badali możliwości mRNA przy użyciu tej nowej technologii. W 2010 r. powstała firma farmaceutyczna i biotechnologiczna Moderna Inc. z siedzibą w Cambridge w stanie Massachusetts, aby skupić się w szczególności na technologiach szczepionek opartych na mRNA. Nazwa „Moderna” dosłownie pochodzi z połączenia słów „zmodyfikowana” i „RNA”.
W 2008 r. powstała niemiecka firma BioNTech, skrót od Biopharmaceutical New Technologies, w celu opracowania kandydatów na farmaceutyczną immunoterapię raka przy użyciu technologii mRNA. W 2018 roku firma współpracuje z amerykańską firmą Pfizer Inc . opracowanie szczepionek przeciw grypie opartych na mRNA.
A potem świat nawiedziła globalna pandemia. Naukowcy na całym świecie zaczęli kierować wszystkie swoje wysiłki na opracowanie szczepionki na koronawirusa.
W jaki sposób szczepionki mRNA zostały tak szybko zatwierdzone?
Wirusy nie mogą się rozmnażać samodzielnie, potrzebują gospodarza, aby dostać się do komórek i rozpocząć proces replikacji, aby zarażać ludzi i powodować ich choroby. Aby szczepionka mRNA działała, naukowcy musieli wiedzieć, jakiego białka wirus używał jako gospodarza. W tym celu musieli złamać kod genetyczny COVID-19. Proces ten został uproszczony, ponieważ COVID był podobny do dwóch innych koronawirusów , które wcześniej infekowały ludzi — MERS i SARS .
Do 31 grudnia 2020 r., kiedy Chiny po raz pierwszy przyjęły klaster wirusów podobnych do zapalenia płuc, chińscy naukowcy już pracowali nad zidentyfikowaniem kodu genetycznego wirusa . Około dwa tygodnie później, 12 stycznia 2020 r., opublikowali dane dotyczące sekwencjonowania genów . To dało naukowcom na całym świecie amunicję do rozpoczęcia szczepienia.
„Wiedzieliśmy, że białko kolce jest piętą achillesową” – mówi Goepfert.
Od tego momentu rozwój szczepionek zaczął się szybko rozwijać. „Szczepionki mRNA są podatne na bardzo szybki rozwój. W tym aspekcie mieliśmy szczęście” – mówi Goepfert. „Tydzień później Moderna i Pfizer wykonały swoje szczepionki”. Firmy były wtedy w stanie wyprzedzić firmy farmaceutyczne opracowujące tradycyjne szczepionki i szybko przejść do testów na zwierzętach, a wkrótce potem rozpoczęły się testy na ludziach.
Czy szczepionki mRNA są tak samo skuteczne jak tradycyjne szczepionki?
Zarówno szczepionki Moderna, jak i Pfizer/BioNTech działają zaskakująco dobrze. Badania wykazały, że pełna podwójna dawka szczepionki firmy Pfizer lub Moderna zapewnia odpowiednio 95 procent i 94 procent ochrony przed pierwotnym wirusem.
Jednak zaledwie połowa wszystkich Amerykanów jest w pełni zaszczepiona.
„Jednym z powodów wahania się nad szczepieniami jest to, że ludzie mają nieporozumienie, że [szczepionki mRNA COVID] zostały opracowane tak szybko, a robiąc to, pominęliśmy ocenę bezpieczeństwa, co wcale nie jest prawdą” – mówi Goepfert.
„Ta szczepionka została przetestowana na niewiarygodnej liczbie osób i faktycznie przeszła normalne testy bezpieczeństwa wszelkich produktów. A teraz, gdy podlega autoryzacji w nagłych wypadkach, mamy miliony więcej danych dotyczących bezpieczeństwa – w rzeczywistości więcej niż jakikolwiek inny produkt, który mieliśmy dla szczepionka”.
Te szczepionki mRNA działają tak dobrze, ponieważ indukują wiele ramion obronnych w układzie odpornościowym, mówi Goepfert. „Wywołują neutralizację przeciwciał, które uważam za włócznie, ponieważ mogą znokautować wirusa, zanim jeszcze zostaniesz zarażony. Indukują funkcjonalne przeciwciała, które wykorzystują komórki, aby były bardziej skuteczne. i odpowiedzi komórek zabójczych – które są niezwykle ważne. Komórki T pomagają zapobiegać poważnym chorobom i śmierci”.
Tradycyjne szczepionki również neutralizują przeciwciała i indukują odpowiedź przeciwciał, ale „nie wywołują odpowiedzi limfocytów T” – mówi.
Przyszłość szczepionek mRNA
Więc jaka jest przyszłość technologii mRNA? To prawdopodobnie dopiero początek. W rzeczywistości w 2017 roku trwały już dwa badania kliniczne w celu przetestowania szczepionek mRNA przeciwko kilku chorobom zakaźnym, w tym HIV, grypie, Zika i wściekliźnie – a następnie trafieniu na COVID-19.
Zespół w MD Anderson kierowany przez dr n. med. Scotta Kopetza już używa mRNA w raku jelita grubego w fazie II próby klinicznej, aby sprawdzić, czy technologia może zapobiec nawrotom raka .
„Szczepionek mRNA można używać do zwalczania prawie każdego patogenu” – powiedział dr John Cooke, dyrektor medyczny programu RNA Therapeutics w Houston Methodist Research Institute, w oświadczeniu prasowym dla Association of American Medical Colleges. „Wprowadzasz kod konkretnego białka, które stymuluje odpowiedź immunologiczną. Jest on w zasadzie nieograniczony”.
Oznacza to, że naukowcy sądzą, że chorobom takim jak malaria, gruźlica, wirusowe zapalenie wątroby typu B i mukowiscydoza można w przyszłości zapobiegać za pomocą szczepionek mRNA.
„Te szczepionki są niezwykłe” – mówi Goepfert. „Nawet u osób starszych działają naprawdę dobrze, co jest niezwykłe w przypadku większości szczepionek, które mamy. Więc to jest po prostu niezwykłe”.
Teraz to jest niesamowite
Udostępnienie szczepionek ogółowi społeczeństwa zajmuje zwykle około 10 do 15 lat ze względu na wszystkie badania i testy związane z ich opracowaniem . Ale prawie rok do dnia Wuhan, chińscy urzędnicy ujawnili, że walczą z nieznaną chorobą zakaźną , pierwsza szczepionka COVID podana poza badaniami klinicznymi została podana w Stanach Zjednoczonych 14 grudnia 2020 r.
