Vakcinos kūrimo darbas dažnai apibūdinamas kaip nedėkingas. Vieno didžiausių pasaulio visuomenės sveikatos gydytojų Billo Foege'o žodžiais tariant: „Niekas nepadėkos už tai, kad išgelbėjote juos nuo ligos, apie kurią jie niekada nežinojo, kad serga.“
Tačiau visuomenės sveikatos gydytojai teigia, kad investicijų grąža yra itin didelė, nes vakcinos padeda išvengti mirties ir negalios, ypač vaikams. Tad kodėl negaminame vakcinų nuo daugiau ligų, kurių galima išvengti vakcinomis? Taip yra todėl, kad vakcinos turi būti veiksmingos ir saugios, kad jas būtų galima naudoti sveikiems žmonėms, todėl vakcinų kūrimo procesas yra ilgas ir sudėtingas.
Iki 2020 m. vidutinis laikas nuo vakcinų sumanymo iki licencijavimo buvo 10–15 metų, o trumpiausias – ketveri metai (vakcina nuo kiaulytės). Todėl COVID-19 vakcinos sukūrimas per 11 mėnesių yra nepaprastas žygdarbis, kurį įgalino ilgamečiai fundamentalūs naujų vakcinų platformų, ypač mRNR, tyrimai. Tarp jų ypač svarbus Drew Weissmano ir dr. Katalin Kariko, 2021 m. Laskerio klinikinių medicininių tyrimų apdovanojimo gavėjų, indėlis.
Nukleino rūgšties vakcinų principas pagrįstas Watsono ir Cricko pagrindiniu dėsniu, kad DNR transkribuojama į mRNR, o mRNR – į baltymus. Beveik prieš 30 metų buvo įrodyta, kad įvedus DNR arba mRNR į ląstelę ar bet kurį gyvą organizmą, būtų ekspresuojami baltymai, kuriuos lemia nukleino rūgšties sekos. Netrukus po to nukleino rūgšties vakcinos koncepcija buvo patvirtinta, kai buvo įrodyta, kad baltymai, kuriuos ekspresuoja egzogeninė DNR, sukelia apsauginį imuninį atsaką. Tačiau realaus pasaulio DNR vakcinų pritaikymas buvo ribotas, iš pradžių dėl saugumo problemų, susijusių su DNR integravimu į žmogaus genomą, o vėliau dėl sunkumų didinant efektyvų DNR pateikimą į branduolį.
Priešingai, mRNR, nors ir jautri hidrolizei, atrodo, yra lengviau manipuliuojama, nes mRNR veikia citoplazmoje ir todėl nereikia tiekti nukleorūgščių į branduolį. Dešimtmečius trukę Weissmano ir Kariko fundamentiniai tyrimai, iš pradžių jų pačių laboratorijoje, o vėliau, gavus licenciją dviem biotechnologijų įmonėms („Moderna“ ir „BioNTech“), lėmė, kad mRNR vakcina tapo realybe. Kas buvo jų sėkmės raktas?
Jie įveikė keletą kliūčių. mRNR atpažįsta įgimtos imuninės sistemos šablonų atpažinimo receptoriai (1 pav.), įskaitant Toll tipo receptorių šeimos narius (TLR3 ir TLR7/8, kurie atitinkamai aptinka dvigrandes ir viengrandes RNR), o retinoinė rūgštis indukuoja I geno baltymo (RIG-1) kelią, kuris savo ruožtu sukelia uždegimą ir ląstelių mirtį (RIG-1 yra citoplazminis šablonų atpažinimo receptorius, atpažįstantis trumpą dvigrandes RNR ir aktyvuojantis I tipo interferoną, taip aktyvuodamas adaptyviąją imuninę sistemą). Taigi, mRNR švirkštimas gyvūnams gali sukelti šoką, o tai rodo, kad žmonėms naudojamos mRNR kiekis gali būti ribotas, siekiant išvengti nepriimtino šalutinio poveikio.
Norėdami ištirti būdus, kaip sumažinti uždegimą, Weissmanas ir Kariko ėmėsi suprasti, kaip atpažinimo receptoriai skiria patogenų kilmės RNR nuo savo RNR. Jie pastebėjo, kad daugelis viduląstelinių RNR, pavyzdžiui, gausios ribosominės RNR, buvo labai modifikuotos, ir spėliojo, kad šios modifikacijos leido jų pačių RNR išvengti imuninio atpažinimo.
Svarbus proveržis įvyko, kai Weissmanas ir Kariko pademonstravo, kad modifikavus mRNR pseudouridinu vietoj ouridino, sumažėjo imuninis aktyvavimas, išlaikant gebėjimą koduoti baltymus. Ši modifikacija padidina baltymų gamybą iki 1000 kartų, palyginti su nemodifikuota mRNR, nes modifikuotos mRNR neatpažįsta baltymų kinazė R (jutiklis, kuris atpažįsta RNR, o tada fosforilina ir aktyvuoja transliacijos inicijavimo faktorių eIF-2α, taip sustabdydamas baltymų transliaciją). Pseudouridinu modifikuota mRNR yra licencijuotų mRNR vakcinų, kurias sukūrė „Moderna“ ir „Pfizer-Biontech“, pagrindas.
Galutinis proveržis buvo nustatyti geriausią būdą supakuoti mRNR be hidrolizės ir geriausią būdą ją pristatyti į citoplazmą. Įvairiose vakcinose nuo kitų virusų buvo išbandytos kelios mRNR formuluotės. 2017 m. tokių tyrimų klinikiniai duomenys parodė, kad mRNR vakcinų kapsuliavimas ir pristatymas su lipidų nanodalelėmis padidino imunogeniškumą, išlaikant valdomą saugumo profilį.
Su gyvūnais atlikti tyrimai parodė, kad lipidų nanodalelės veikia antigeną pateikiančias ląsteles drenuojančiuose limfmazgiuose ir padeda reaguoti, sukeldamos specifinių tipų folikulinių CD4 pagalbinių T ląstelių aktyvaciją. Šios T ląstelės gali padidinti antikūnų gamybą, ilgaamžių plazminių ląstelių skaičių ir subrendusių B ląstelių atsako laipsnį. Dviejose šiuo metu licencijuotose COVID-19 mRNR vakcinose naudojamos lipidų nanodalelių formulės.
Laimei, ši pažanga fundamentinių tyrimų srityje buvo padaryta dar prieš pandemiją, todėl farmacijos įmonės galėjo remtis savo sėkme. mRNR vakcinos yra saugios, veiksmingos ir gaminamos masiškai. Jau suleista daugiau nei 1 milijardas mRNR vakcinos dozių, o gamybos padidinimas iki 2–4 milijardų dozių 2021 ir 2022 metais bus labai svarbus pasaulinei kovai su COVID-19. Deja, yra didelė nelygybė prieigoje prie šių gyvybes gelbstinčių priemonių, o mRNR vakcinos šiuo metu daugiausia skiriamos dideles pajamas gaunančiose šalyse; ir kol vakcinų gamyba nepasieks didžiausios ribos, nelygybė išliks.
Plačiau žiūrint, mRNR žada naują aušrą vakcinologijos srityje, suteikdama mums galimybę užkirsti kelią kitoms infekcinėms ligoms, pavyzdžiui, tobulinti gripo vakcinas ir kurti vakcinas nuo tokių ligų kaip maliarija, ŽIV ir tuberkuliozė, kurios pražudo daug pacientų ir yra gana neefektyvios įprastiniais metodais. Tokios ligos kaip vėžys, kurios anksčiau buvo laikomos sunkiai gydomomis dėl mažos vakcinų kūrimo tikimybės ir personalizuotų vakcinų poreikio, dabar gali būti svarstomos kuriant vakcinas. mRNR – tai ne tik vakcinos. Milijardai mRNR dozių, kurias iki šiol suleidome pacientams, įrodė savo saugumą, atverdamos kelią kitoms RNR terapijoms, tokioms kaip baltymų pakeitimas, RNR interferencija ir CRISPR-Cas (reguliarūs trumpų palindrominių pasikartojimų ir susijusių Cas endonukrenazių klasteriai) genų redagavimas. RNR revoliucija buvo ką tik prasidėjusi.
Weissman ir Kariko moksliniai pasiekimai išgelbėjo milijonus gyvybių, o Kariko karjeros kelias juda į priekį ne dėl savo unikalumo, o dėl universalumo. Paprasta gyventoja iš Rytų Europos šalies imigravo į Jungtines Valstijas siekti savo mokslinių svajonių, tačiau jai teko susidurti su JAV kadencijos sistema, ilgamečiu nestabiliu tyrimų finansavimu ir pareigų pažeminimu. Ji netgi sutiko sumažinti atlyginimą, kad laboratorija galėtų veikti ir galėtų tęsti savo tyrimus. Kariko mokslinis kelias buvo sunkus, su kuriuo yra susipažinusios daugelis akademinėje bendruomenėje dirbančių moterų, imigrantų ir mažumų atstovų. Jei kada nors jums pasisekė susipažinti su dr. Kariko, ji įkūnija nuolankumo prasmę; galbūt praeities sunkumai jai padeda išlikti ant žemės.
Weissmano ir Kariko sunkus darbas ir dideli pasiekimai atspindi kiekvieną mokslinio proceso aspektą. Jokių žingsnių, jokių mylių. Jų darbas ilgas ir sunkus, reikalaujantis atkaklumo, išminties ir vizijos. Nors neturime pamiršti, kad daugelis žmonių visame pasaulyje vis dar neturi galimybės gauti vakcinų, tie iš mūsų, kuriems pasisekė pasiskiepyti nuo COVID-19, esame dėkingi už vakcinų teikiamą apsauginę naudą. Sveikinu du fundamentaliosios medicinos mokslininkus, kurių išskirtinis darbas pavertė mRNR vakcinas realybe. Prisidedu prie daugelio kitų, reiškdama jiems begalinę padėką.
Įrašo laikas: 2023 m. spalio 14 d.