vijesti

Posao izrade cjepiva često se opisuje kao nezahvalan. Riječima Billa Foegea, jednog od najvećih svjetskih liječnika javnog zdravstva, „Nitko vam neće zahvaliti što ste ga spasili od bolesti za koju nije znao da ga ima.“

No liječnici javnog zdravstva tvrde da je povrat ulaganja izuzetno visok jer cjepiva sprječavaju smrt i invaliditet, posebno kod djece. Pa zašto ne proizvodimo cjepiva za više bolesti koje se mogu spriječiti cijepljenjem? Razlog je taj što cjepiva moraju biti učinkovita i sigurna kako bi se mogla koristiti kod zdravih ljudi, što proces razvoja cjepiva čini dugim i teškim.

Prije 2020. godine, prosječno vrijeme od početne koncepcije do licenciranja cjepiva bilo je 10 do 15 godina, s najkraćim vremenom od četiri godine (cjepivo protiv zaušnjaka). Razvoj cjepiva protiv COVID-19 u 11 mjeseci stoga je izvanredan podvig, omogućen godinama temeljnih istraživanja novih platformi cjepiva, a najistaknutija je mRNA. Među njima su posebno važni doprinosi Drew Weissmana i dr. Katalin Kariko, dobitnika nagrade Lasker Clinical Medical Research Award za 2021. godinu.

Princip iza cjepiva nukleinskih kiselina ukorijenjen je u Watsonovom i Crickovom središnjem zakonu da se DNA transkribira u mRNA, a mRNA se prevodi u proteine. Prije gotovo 30 godina pokazano je da uvođenje DNA ili mRNA u stanicu ili bilo koji živi organizam eksprimira proteine ​​određene sekvencama nukleinskih kiselina. Ubrzo nakon toga, koncept cjepiva nukleinskih kiselina potvrđen je nakon što je pokazano da proteini koje eksprimira egzogena DNA induciraju zaštitni imunološki odgovor. Međutim, primjena DNA cjepiva u stvarnom svijetu bila je ograničena, u početku zbog sigurnosnih problema povezanih s integracijom DNA u ljudski genom, a kasnije zbog poteškoća u povećanju učinkovite isporuke DNA u jezgru.

Nasuprot tome, mRNA, iako podložna hidrolizi, čini se lakšom za manipulaciju jer mRNA funkcionira unutar citoplazme i stoga ne mora dostavljati nukleinske kiseline u jezgru. Desetljeća temeljnih istraživanja Weissmana i Kariko, isprva u vlastitom laboratoriju, a kasnije nakon licenciranja dvjema biotehnološkim tvrtkama (Moderna i BioNTech), dovela su do toga da mRNA cjepivo postane stvarnost. Što je bio ključ njihovog uspjeha?

Prebrodili su nekoliko prepreka. mRNA prepoznaju receptori za prepoznavanje obrazaca urođenog imunološkog sustava (SLIKA 1), uključujući članove obitelji Toll-sličnih receptora (TLR3 i TLR7/8, koji osjećaju dvolančanu i jednolančanu RNA), a retinoična kiselina inducira put proteina gena I (RIG-1), što zauzvrat izaziva upalu i staničnu smrt (RIG-1 je citoplazmatski receptor za prepoznavanje obrazaca, prepoznaje kratku dvolančanu RNA i aktivira interferon tipa I, čime aktivira adaptivni imunološki sustav). Stoga, ubrizgavanje mRNA u životinje može uzrokovati šok, što sugerira da bi količina mRNA koja se može koristiti kod ljudi mogla biti ograničena kako bi se izbjegle neprihvatljive nuspojave.

Kako bi istražili načine smanjenja upale, Weissman i Kariko krenuli su razumjeti način na koji receptori za prepoznavanje uzoraka razlikuju RNA izvedenu iz patogena od vlastite RNA. Primijetili su da su mnoge unutarstanične RNA, poput bogatih ribosomskih RNA, visoko modificirane i nagađali su da te modifikacije omogućuju njihovim vlastitim RNA da izbjegnu imunološko prepoznavanje.

Ključni proboj dogodio se kada su Weissman i Kariko pokazali da modificiranje mRNA pseudouridinom umjesto ouridina smanjuje imunološku aktivaciju, a zadržava sposobnost kodiranja proteina. Ova modifikacija povećava proizvodnju proteina, do 1000 puta više od nemodificirane mRNA, jer modificirana mRNA izmiče prepoznavanju protein kinaze R (senzora koji prepoznaje RNA, a zatim fosforilira i aktivira faktor inicijacije translacije eIF-2α, čime se isključuje translacija proteina). Pseudouridinom modificirana mRNA je osnova licenciranih mRNA cjepiva koje su razvili Moderna i Pfizer-Biontech.

Konačni proboj bio je odrediti najbolji način pakiranja mRNA bez hidrolize i najbolji način njezine dostave u citoplazmu. Višestruke formulacije mRNA testirane su u raznim cjepivima protiv drugih virusa. U 2017. godini, klinički dokazi iz takvih ispitivanja pokazali su da enkapsulacija i dostava mRNA cjepiva s lipidnim nanočesticama poboljšava imunogenost uz održavanje prihvatljivog sigurnosnog profila.

Studije na životinjama pokazale su da lipidne nanočestice ciljaju stanice koje prezentiraju antigen u drenažnim limfnim čvorovima i pomažu odgovoru induciranjem aktivacije specifičnih vrsta folikularnih CD4 pomoćničkih T stanica. Ove T stanice mogu povećati proizvodnju antitijela, broj dugoživućih plazma stanica i stupanj odgovora zrelih B stanica. Dva trenutno licencirana cjepiva protiv COVID-19 mRNA koriste formulacije lipidnih nanočestica.

Srećom, ovaj napredak u temeljnim istraživanjima postignut je prije pandemije, što je farmaceutskim tvrtkama omogućilo da grade na svom uspjehu. mRNA cjepiva su sigurna, učinkovita i masovno se proizvode. Primijenjeno je više od milijardu doza mRNA cjepiva, a povećanje proizvodnje na 2-4 milijarde doza u 2021. i 2022. godini bit će ključno za globalnu borbu protiv COVID-19. Nažalost, postoje značajne nejednakosti u pristupu ovim alatima za spašavanje života, a mRNA cjepiva trenutno se primjenjuju uglavnom u zemljama s visokim prihodima; I sve dok proizvodnja cjepiva ne dosegne svoj maksimum, nejednakost će se nastaviti.

Općenito, mRNA obećava novu zoru u području vakcinologije, dajući nam priliku da spriječimo druge zarazne bolesti, poput poboljšanja cjepiva protiv gripe i razvoja cjepiva za bolesti poput malarije, HIV-a i tuberkuloze koje ubijaju velik broj pacijenata i relativno su neučinkovite konvencionalnim metodama. Bolesti poput raka, koje su se prije smatrale teškima za liječenje zbog male vjerojatnosti razvoja cjepiva i potrebe za personaliziranim cjepivima, sada se mogu uzeti u obzir za razvoj cjepiva. mRNA nije samo o cjepivima. Milijarde doza mRNA koje smo do danas ubrizgali pacijentima dokazale su svoju sigurnost, otvarajući put drugim RNA terapijama kao što su zamjena proteina, RNA interferencija i uređivanje gena CRISPR-Cas (regularni klasteri isprepletenih kratkih palindromskih ponavljanja i pridružene Cas endonukrenaze). RNA revolucija je tek započela.

Weissmanova i Karikiina znanstvena postignuća spasila su milijune života, a Karikino karijerno putovanje je u pokretu, ne zato što je jedinstveno, već zato što je univerzalno. Kao obična građanka iz istočnoeuropske zemlje, imigrirala je u Sjedinjene Države kako bi ostvarila svoje znanstvene snove, samo da bi se suočila s američkim sustavom stalnog zaposlenja, godinama nesigurnog financiranja istraživanja i degradacijom. Čak je pristala na smanjenje plaće kako bi laboratorij nastavio s radom i nastavio svoja istraživanja. Karikino znanstveno putovanje bilo je teško, ono s kojim su mnoge žene, imigranti i manjine koje rade u akademskoj zajednici upoznate. Ako ste ikada imali sreću upoznati dr. Kariko, ona utjelovljuje značenje poniznosti; možda su upravo teškoće iz prošlosti ono što je drži prizemljenom.

Naporan rad i velika postignuća Weissmana i Kariko predstavljaju svaki aspekt znanstvenog procesa. Nema koraka, nema kilometara. Njihov je rad dug i težak, zahtijeva upornost, mudrost i viziju. Iako ne smijemo zaboraviti da mnogi ljudi diljem svijeta još uvijek nemaju pristup cjepivima, oni od nas koji su imali sreću cijepiti se protiv COVID-19 zahvalni su na zaštitnim prednostima cjepiva. Čestitamo dvojici osnovnih znanstvenika čiji je izvanredan rad mRNA cjepiva učinio stvarnošću. Pridružujem se mnogima drugima u izražavanju svoje beskrajne zahvalnosti.