"Ar vakcinos nuo Covid-19 nesėkmingos? Toks požiūris yra kai kuriose žiniasklaidos priemonėse, plintant proveržio infekcijoms ir naujiems viruso variantams. Tai taip pat yra klaidinga. Paskiepyti žmonės yra labiau linkę į lengvas infekcijas, nei iš pradžių tikėjosi visuomenės sveikatos priežiūros institucijos. Tačiau skiepai ir toliau rodo stiprią apsaugą nuo rimtų ligų, o ypač informacinės RNR (iRNR) vakcinos – Pfizer/BioNTech ir Moderna – yra lengvai pritaikomos naujiems variantams.
Dar svarbiau, kad drama dėl vakcinų užmaskavo didesnę ir nuostabią istoriją, kuri yra didžiulis iRNR technologijos pažadas. Informacinė RNR parodė didžiulį medicinos pritaikymo potencialą, ne tik Covid, bet ir kitoms infekcinėms ligoms, taip pat vakcinoms ir gydymui nuo vėžio iki išsėtinės sklerozės. Jos raida yra pasakojimas apie mokslinį atkaklumą ir nuoširdumą, kuris nusipelno daugiau dėmesio, o svarbų vaidmenį atlieka amerikiečių imigrantė iš komunistinės Vengrijos.
Omikron variantas yra iRNR pažado ir prisitaikymo pavyzdys. Omikron turi apie 30 smailių baltymų mutacijų, dėl kurių vakcinos sukeltiems antikūnams gali būti sunkiau atpažinti ir neutralizuoti virusą. Tačiau iRNR vakcinos gali būti lengvai pakeistos naujam variantui.
„BioNTech“ ir „Pfizer“ teigia, kad gali pradėti gabenti vakcinas, skirtas omikron, per 100 dienų, jei apsauga nuo esamų vakcinų iš esmės sumažės prieš naująjį variantą. „Moderna“ jau pradėjo testuoti stimuliuojančius skiepus, skirtus numatytoms mutacijoms. Ji taip pat teigia, kad greitai patobulins specifinį „omikron“ stiprintuvą, kuris galėtų būti prieinamas kitų metų pradžioje.
Toks greitas posūkis būtų neįmanomas, naudojant įprastines vakcinų technologijas, kurių gamyba ir pristatymas paprastai trunka nuo šešių iki 36 mėnesių. Vakcinų kūrimas gali užtrukti dar daug metų.
Naudojant iRNR, vakcinos gamintojams tereikia maždaug šešių savaičių, kad pritaikytų skiepą, o tada paimtų jį iš laboratorijos į gamybą.
Informacinė RNR pateikia genetinį kodą, nurodantį žmogaus ląstelėms, kaip sukurti baltymą – šiuo atveju koronaviruso smaigalį, kuris prisijungia prie žmogaus ląstelių ACE2 receptorių. Informacinė RNR yra apgaubta lipidų nanodalelėmis, kurios yra riebalinės dėmės, apsaugančios genetinę motininę apkrovą nuo skilimo ir palengvinančios jos patekimą į ląsteles. Kai iRNR suleidžiama į raumenis, žmogaus ląstelės tampa mažomis vakcinų gamyklomis, kurios išskiria pseudoviruso daleles, kurios savo ruožtu skatina imuninę sistemą gaminti antikūnus, kurie reaguoja, kai susiduria su tikruoju dalyku. Vakcinos taip pat indukuoja T ląsteles, kurios užtikrina atsarginę apsaugą nuo antikūnų. Jei virusas mutuoja, mokslininkai gali lengvai pakeisti naują genetinį kodą iRNR molekulėje.
„Moderna“ ir „Pfizer/BioNTech Covid“ vakcinos yra pirmieji komerciškai patvirtinti iRNR produktai, tačiau jie tapo įmanomi dėl dešimtmečius trukusių eksperimentų, naujovių ir ryžto. Genetikai nustatė iRNR egzistavimą septintojo dešimtmečio pradžioje.
Informacinė RNR reguliuoja genų ekspresiją ir yra vienos grandinės molekulė, panaši į dvigubos spiralės DNR. Informacinė RNR neša instrukcijas iš DNR į baltymų gamybos mechanizmus ląstelėse, žinomus, kaip ribosomos.
Čia istorijoje atsiranda Katalin Kariko. 66 metų Vengrijoje gimusi biochemikė, dabar „BioNTech“ mokslininkė, pirmą kartą pradėjo dirbti su RNR, būdama septintojo dešimtmečio pabaigoje Segedo universiteto magistrantė. Mokslininkai buvo suinteresuoti manipuliuoti vadinamąja maža RNR, kad būtų sukurtas antivirusinis poveikis. 1985 m. biologijos centrui, kuriame ji dirbo mokslininke, pritrūko finansavimo, todėl jos postdoktorantūros pareigos buvo nutrauktos.
Ji pateikė paraiškas dėl trijų mokslinių tyrimų pozicijų Europoje, bet negalėjo gauti finansavimo. Tada ji gavo postdoktorantūrą Temple universitete. Ji su vyru pardavė savo automobilį už 900 funtų sterlingų (apie 1200 dolerių), įsiuvo kupiūras į savo 2 metų dukters meškiuką – Vengrija neleido piliečiams išsivežti grynųjų iš šalies – ir persikėlė į Filadelfiją.
Po daugelio metų Pensilvanijos universitetas pasamdė ją docente. Tuo metu ji numatė naudoti iRNR, kad sukurtų terapinius baltymus, kurie galėtų pakeisti vaistus. Tačiau kadangi jai nepavyko gauti grantų, ji buvo palikta nepaaukštinta pareigose. Vyriausybė, ne pelno institucijos ir investuotojai skeptiškai vertino iRNR, nes buvo laikoma, kad genetinė medžiaga yra trapi ir gamina per mažai baltymų, kad būtų veiksminga. „Dvejus metus kiekvieną mėnesį teikdavau paraišką grantui ir jo negavau“, – interviu sako M. Kariko. iRNR tyrimai „buvo užsistovėjusi bala“.
Pasikliaudama vyresniaisiais fakulteto dėstytojais, kurie parėmė jos mokslinius tyrimus, ji buvo pasiryžusi parodyti, kad iRNR gali būti naudojama medicininiam gydymui. Kurį laiką ji bendradarbiavo su kardiologu, kurdama iRNR, koduotą baltymams, kurie galėtų užkirsti kelią kraujo krešuliams po širdies šuntavimo operacijos. Vėliau ji dirbo su neurologu, kad sukurtų iRNR, kuri nurodytų ląstelėms sukurti fermentą, gaminantį azoto oksidą, kuris galėtų išplėsti smegenų kraujagysles ir palengvinti insulto gydymą.
Vieną dieną ji atsitrenkė į imunologą Drew Weissman prie kopijavimo aparato. "Jis domėjosi vakcina ir sakė, kad dirbo su Anthony Fauci. Aš nežinojau, kas yra Fauci. Tuo metu jis nebuvo televizijoje", - sako ji. "Drew pasakė, kad nori sukurti vakciną, kuri būtų gydomoji ir profilaktinė."
Ji atliko daug eksperimentų su gyvūnais ir ląstelėmis, kultivuotomis Petri lėkštelėse. Tačiau, kai daktaras Weissmannas išbandė jos sintetinę mRNR, ji sukėlė uždegiminį atsaką tarp žmogaus imuninių ląstelių.
Galiausiai ponia Kariko ir daktaras Weissmanas eksperimentuodami atrado, kad pakeitus uridiną, vieną iš mRNR komponento „raidžių“, į chemiškai panašų junginį, vadinamą pseudouridinu, uždegiminis atsakas susilpnėjo. "Tai pagamino 10 kartų daugiau baltymų", - sako ji. Nuo 2005 m. jie paskelbė straipsnių, aprašančių jų atradimą, seriją.
Tyrimai patraukė kamieninių ląstelių biologo Derricko Rossi dėmesį, kuriam kilo mintis panaudoti iRNR suaugusiųjų žmogaus kamieninėms ląstelėms perprogramuoti. Savo idėja jis pasidalijo su Harvardo medicinos mokyklos kolega imunologu Timothy Springeriu. J. Springeris turėjo dar ambicingesnių minčių komercializuoti iRNR ir kreipėsi į Robertą Langerį, Masačusetso technologijos instituto biomedicinos inžinerijos profesorių, turintį patirties vaistų pristatymo ir audinių inžinerijos srityse. Finansuojant biotechnologijų rizikos kapitalo investuotojams, „Moderna“ buvo įkurta 2010 m.
Tuo tarpu Ugur Sahinas ir Ozlem Tureci, vyro ir žmonos imunologų komanda iš Vokietijos, taip pat dirbo su iRNR. Pora numatė naudoti iRNR imunoterapijai, kuri mobilizuoja imuninę sistemą kovai su vėžiu. 2008 m. jie pristatė „BioNTech“.
„BioNTech“ ir „Moderna“ licencijavo „Kariko-Weissman“ naujovę ir jai kūrė pritaikymus daugiau, nei dešimtmetį. Be genetinės sekos, koduojančios baltymą, iRNR taip pat apima elementus, kurie pateikia žmogaus ląstelių mechanizmų instrukcijų vadovą.
Kiekviena ląstelė turi galimybę gaminti baltymus, sako Dr. Sahinas, BioNTech generalinis direktorius. „Tačiau „vertimo“ reguliavimas yra sudėtingas procesas. Vertimu jis vadina procesą, kurio metu iRNR paverčiama baltymu. "Turite įsivaizduoti, kad ribosoma, kurioje verčiama iRNR, yra privilegijuota vieta ląstelėje. Ne kiekviena iRNR gali ten patekti", - sako jis; iRNR reikia "paso, kad pasiektų ribosomą. Ląstelė gamina daug kitų iRNR. Taigi, vyksta konkurencija, kiek laiko iRNR gali išlikti ribosomoje ir būti panaudota baltymo sintezei. Ir tai daro skirtumą, ar iRNR išlieka pakankamai ilgai, kad padarytų penkias baltymo kopijas, ar 20 ar 100 baltymų kopijų.
Mokslininkai turi ne tik sukurti genetinę seką baltymams, kuriuos nori sukurti ląstelės. Jie taip pat turi sukurti „pasą“, kad lieptų ląstelės mechanizmams sukurti daugiau ar mažiau baltymų.
BioNTech dirba su „savaime amplifikuojančia“ iRNR, kuri gali pagaminti didelį kiekį baltymų iš nedidelio iRNR kiekio. Tai galėtų nepaprastai pagerinti gamybos efektyvumą – efektyviai perkelti daugiau iRNR gamybos iš laboratorijos į žmogaus ląsteles – ir būsimų vakcinų bei gydymo būdų veiksmingumą.
2018 m. BioNTech kartu su Pfizer sukūrė gripo vakciną. Įprastais skiepais nuo gripo virusai suleidžiami į apvaisintus vištų kiaušinius. Mokslininkai surenka skystį, kuriame yra viruso, ir jį inaktyvuoja – tai sudėtingas procesas, trunkantis mažiausiai šešis mėnesius. Mokslininkai turi atspėti, kokios padermės gali vyrauti, likus mažiausiai aštuoniems mėnesiams iki gripo sezono. Tai yra viena iš priežasčių, kodėl gripo vakcinos vidutiniškai 50% veiksmingos, užkertant kelią ligoms.
Informacinės RNR vakcina nuo gripo galėtų pagerinti šį veiksmingumą, nes geriau suderinama su apyvartoje esančiomis padermėmis. Ir iRNR sukuria stipresnį imuninį atsaką nei inaktyvuoti virusai. „Pfizer“ ir „BioNTech“ pradėjo gripo vakcinos bandymą rugsėjį, o „Moderna“ – liepą.
Moderna taip pat tobulina vakcinas nuo kitų infekcinių ligų, įskaitant Zikos, ŽIV, Epstein-Barr, CMV, žmogaus metapneumovirusą, paragripo virusą ir kvėpavimo takų sinklininį virusą. Paskutiniai trys yra kvėpavimo takų virusai, galintys sukelti sunkias ligas vaikams ir vyresniems, nei 65 metų žmonėms. „Moderna“ siekia vienu metu sujungti vakcinas nuo sezoninio gripo, RSV ir Covid-19.
Prieš pandemiją „Moderna“ ir „BioNTech“ dirbo naudodami iRNR terapiniais tikslais. „Moderna“ kartu su „AstraZeneca“ naudojo iRNR terapiją, siekdama atkurti širdies nepakankamumu sergančius pacientus. Jų iRNR koduoja baltymą, vadinamą kraujagyslių endotelio augimo faktoriumi A, kuris skatina naujų kraujagyslių augimą. 1 fazės tyrimas, baigtas 2019 m. pradžioje, parodė, kad iRNR, suleista į žmonių odą, sukėlė lokalizuotą baltymo gamybą be rimto šalutinio poveikio. Praėjusį mėnesį jie pranešė apie teigiamus ankstyvuosius 2 fazės tyrimo rezultatus.
Kaip prieš dešimtmetį pripažino J. Rossi, iRNR taip pat suteikia galimybę perprogramuoti ląsteles. „Mes parodėme, kad iRNR gali būti naudojama generuoti iš kraujo ląstelių kamienines ląsteles“, – sako dr. Rossi. "Tai padidina potencialą kovoti su įvairiomis ligomis, įskaitant senėjimą ir audinių atstatymą." Būsimas iRNR naudojimas galėtų apimti kremzlės gamybos stimuliavimą, kad palengvintų artritą, o kolageno - raukšlių mažinimui.
Autoimuninės ligos, kai imuninė sistema atakuoja kūno dalis, yra dar viena perspektyvi tyrimų sritis. BioNTech šiais metais paskelbė tyrimą, kuris parodė, kad iRNR vakcina gali gydyti išsėtinę sklerozę, neslopindama imuninės sistemos, kaip tai daro esami gydymo būdai.
BioNTech pagrindinis dėmesys skiriamas vėžiui. Klinikinėje rinkoje yra 21 iRNR produktas, kuris naudoja 11 skirtingų vėžio ląstelių naikinimo metodų. Vienas iš pirmųjų M. Kariko projektų bendrovėje BioNTech buvo susijęs su citokinus – imuninį atsaką kontroliuojančius baltymus – koduojančios iRNR injekcija į naviko paviršių. Dėl to „šaltas auglys įkaista, todėl imuninės ląstelės ten migruoja, kad galėtų surasti metastazavusį naviką ir jį nužudyti“.
Kitas būdas yra vėžio imunoterapija, pritaikyta pacientui. Daktaras Sahinas paaiškina, kaip tai veikia: paėmę biopsiją „mes nustatome mutacijas“ ir naudojame mašininį mokymąsi „atrinkdami tas mutacijas, kurios geriausiai tinka paciento augliui aptikti. Tada paruošiame pacientui iRNR. Tai yra ką galime padaryti per mažiau, nei šešias savaites“.
Tada pacientui suleidžiama iRNR, kuri koduoja „neoantigenus“ ant naviko, o tai suaktyvina imuninę sistemą, kad naviką atakuotų. BioNTech jau pradėjo 2 fazės individualizuoto melanomos ir storosios žarnos vėžio gydymo bandymus, o pirmųjų rezultatų tikimasi kitais metais. Ji taip pat stengiasi naudoti iRNR, kad būtų išvengta atkryčių, skatinant T ląsteles patruliuoti visame kūne ir naikinti paslėptas vėžio ląsteles, kurios metastazuoja.
Nors „Moderna“ ir „BioNTech“ buvo iRNR pionieriai, stambūs vaistų gamintojai, įskaitant „Pfizer“, „Sanofi“ ir „Merck“, dabar daug investuoja į šią technologiją, o tai reiškia, kad didesnė pažanga gali įvykti dar greičiau. Rizikos kapitalistai pila pinigus į iRNR startuolius, tokius, kaip „Strand Therapeutics“ ir „Kernal Biologics“.
Ne visi eksperimentiniai iRNR produktai bus sėkmingi. „Daug kartų maniau, kad kažkas yra gera idėja, o paskui supratau, kad tai neįgyvendinama“, – pripažįsta M. Kariko. Tačiau, kaip rodo jos karjera, „yra galimybių langai šalia uždarų durų“ [1]
1. The Vast Promise of mRNA Technology
Finley, Allysia. Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y. [New York, N.Y]. 04 Dec 2021: A.11.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą