Οι Katalin Karikó και Drew Weissman είναι οι ερευνητές πίσω από τις τροποποιήσεις της νουκλεοσιδικής βάσης που επέτρεψαν την παραγωγή ρεκόρ του εμβολίου mRNA κατά του Covid-19. Η εβδομάδα που ανακοινώθηκαν οι νομπελίστες ξεκίνησε με τον Karikó και τον Weissman να βραβεύονται στη φυσιολογία ή την ιατρική. Εκείνη είναι βιοχημικός και εκείνος είναι ανοσολόγος και ερευνούν την τεχνολογία mRNA από τη δεκαετία του 1990.
Οι ανακαλύψεις τους έγιναν κρίσιμες για την ανάπτυξη των αποτελεσματικών εμβολίων mRNA κατά του Covid-19. Χρειάστηκαν μόνο έξι εβδομάδες για να αναπτυχθεί ένα πρώτο δοκιμαστικό εμβόλιο. Τον Δεκέμβριο του 2020 ξεκίνησε ο εμβολιασμός στη Σουηδία και παγκοσμίως, τα εμβόλια Covid εκτιμάται ότι έχουν σώσει 20 εκατομμύρια ζωές ανθρώπων. Η έρευνα των νικητών του βραβείου άλλαξε εντελώς την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το mRNA αλληλεπιδρά με το ανοσοποιητικό σύστημα.
Πώς λειτουργούν τα εμβόλια mRNA;
Με απλά λόγια, το εμβόλιο μπορεί να εξηγηθεί ως ένα σχέδιο ενός μικρού τμήματος του ιού sars-cov2 που εγχέεται στο σώμα που περικλείεται σε ένα λιπιδικό φάκελο. Το σχέδιο είναι ο τροποποιημένος ιός mRNA και το μικρό μέρος του sars-cov2 είναι η πρωτεΐνη ακίδας. Πρωτεΐνες παρόμοιες με την πρωτεΐνη ακίδας του ιού αρχίζουν να παράγονται σε μεγάλες ποσότητες και η ανοσολογική απόκριση ενεργοποιείται επειδή ανιχνεύεται ως ξένο υλικό για τον οργανισμό. Η ανοσολογική απόκριση οδηγεί στην παραγωγή εξουδετερωτικών αντισωμάτων κατά του ιού.
Γιατί χρειάζεται η τεχνολογία mRNA;
Τα εμβόλια που υπήρχαν πριν από την πανδημία είτε θανατώθηκαν είτε είχαν εξασθενήσει τον ιό, τα συστατικά του ιού ή βασίζονταν σε φορείς. Όλες αυτές οι τεχνικές απαιτούσαν κυτταρική καλλιέργεια μεγάλης κλίμακας για την κατασκευή. Η διαδικασία είναι έντασης πόρων και περιορίζει τις δυνατότητες για ταχεία ανάπτυξη εμβολίων σε εστίες και πανδημίες.
Πώς ξεκίνησε;
Το mRNA λειτουργεί στα κύτταρά μας ως αγγελιοφόροι γενετικών πληροφοριών από το DNA. Αποτελεί το πρότυπο για την παραγωγή πρωτεΐνης στα κύτταρα. Ήδη στη δεκαετία του 1980, γεννήθηκε η ιδέα της χρήσης του mRNA σε μια σειρά μοριακών βιολογικών περιοχών, συμπεριλαμβανομένων των εμβολίων και των θεραπειών. Ωστόσο, υπήρχαν πολλές δυσκολίες με αυτό, γι’ αυτό και ο ενθουσιασμός για την τεχνολογία ήταν αρκετά καλός και ήταν δύσκολο να ληφθούν ερευνητικές υποτροφίες. Τα προβλήματα μεταξύ άλλων ήταν ότι:
Το in vitro μεταγραμμένο mRNA ήταν ασταθές και δύσκολο να απελευθερωθεί στα κύτταρα. Αυτό απαιτούσε την ανάπτυξη εξελιγμένων λιπιδίων-φορέων.
Το in vitro παραγόμενο mRNA προκάλεσε ισχυρές φλεγμονώδεις αντιδράσεις. Θα μπορούσατε να πείτε ότι ήταν πολύ αποτελεσματικό και η ανοσολογική απόκριση έγινε πολύ ισχυρή.
Αυτά τα εμπόδια δεν πτόησαν την Katalin Karikó, αλλά ήταν αποφασισμένη να αναπτύξει την τεχνολογία mRNA για κλινικούς σκοπούς. Ήταν συνδεδεμένη με το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια και εκεί γνώρισε τον συνάδελφό της Drew Weissman. Η έρευνά του περιστράφηκε γύρω από τα δενδριτικά κύτταρα και τον HIV. Ο συνδυασμός των ερευνητικών τους πεδίων οδήγησε σε μια γόνιμη συνεργασία που άγγιξε την αλληλεπίδραση μεταξύ των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος και του mRNA.
Τι οδήγησε στην ανακάλυψη;
Ένα από τα κύρια προβλήματα με την τεχνική ήταν η ισχυρή φλεγμονώδης απόκριση που προκάλεσε το in vitro mRNA. Ωστόσο, αυτή η ανοσοαπόκριση δεν παρατηρήθηκε στο mRNA από κύτταρα θηλαστικών. Ο Karikó και ο Weissman γνώριζαν ότι οι βάσεις νουκλεοσιδίων στο RNA από κύτταρα θηλαστικών είχαν τροποποιηθεί ενώ το in-vitro RNA όχι. Αναρωτήθηκαν αν η έλλειψη τροποποίησης στο in vitro mRNA θα μπορούσε να εξηγήσει την ανεπιθύμητη φλεγμονή. Ως εκ τούτου, έκαναν διάφορες τροποποιήσεις στις νουκλεοσιδικές βάσεις και σε μια σειρά πειραμάτων παρέδωσαν τέτοιο mRNA σε δενδριτικά κύτταρα. Τα πρωτοποριακά αποτελέσματα έδειξαν ότι η ανεπιθύμητη φλεγμονώδης απόκριση μειώθηκε σημαντικά χάρη στις τροποποιήσεις. Η βασική ανακάλυψη δημοσιεύτηκε το 2005.
Σε μεταγενέστερες μελέτες, οι Karikó και Weissman έδειξαν επίσης ότι το τροποποιημένο mRNA παρήγαγε σημαντικά αυξημένη παραγωγή πρωτεΐνης σε σύγκριση με το μη τροποποιημένο mRNA. Αυτό σήμαινε ότι κάποιος μπορούσε να δώσει μόνο μια μικρή δόση και να λάβει ισχυρή ανταπόκριση.
Το μέλλον της τεχνολογίας
Η τεχνολογία mRNA πιστεύεται ότι μπορεί να συμβάλει σε πολύ περισσότερα στην υγειονομική περίθαλψη από τα εμβόλια Covid. Για παράδειγμα, πολλές έρευνες γίνονται στον τομέα χρήσης του ως ανοσοθεραπεία κατά του καρκίνου.