správy

Práca pri výrobe vakcíny sa často označuje za nevďačnú. Podľa slov Billa Foegeho, jedného z najväčších svetových lekárov verejného zdravotníctva: „Nikto vám nepoďakuje za to, že ste ho zachránili pred chorobou, o ktorej nikdy nevedel, že ju má.“

Lekári verejného zdravotníctva však tvrdia, že návratnosť investícií je extrémne vysoká, pretože vakcíny zabraňujú úmrtiam a invaliditám, najmä u detí. Prečo teda nevyrábame vakcíny proti viacerým chorobám, ktorým sa dá predchádzať očkovaním? Dôvodom je, že vakcíny musia byť účinné a bezpečné, aby sa mohli používať u zdravých ľudí, čo proces vývoja vakcín robí zdĺhavým a náročným.

Pred rokom 2020 bol priemerný čas od počiatočnej koncepcie po schválenie vakcín 10 až 15 rokov, pričom najkratší čas boli štyri roky (vakcína proti mumpsu). Vývoj vakcíny proti COVID-19 za 11 mesiacov je preto mimoriadny výkon, ktorý umožnili roky základného výskumu nových vakcínových platforiem, najmä mRNA. Medzi nimi sú obzvlášť dôležité príspevky Drewa Weissmana a Dr. Katalin Kariko, držiteľov ceny Lasker Clinical Medical Research Award za rok 2021.

Princíp, na ktorom sú založené nukleokyselinové vakcíny, vychádza z ústredného zákona Watsona a Cricka, že DNA sa transkribuje do mRNA a mRNA sa translatuje do proteínov. Pred takmer 30 rokmi sa ukázalo, že zavedenie DNA alebo mRNA do bunky alebo akéhokoľvek živého organizmu by exprimovalo proteíny určené sekvenciami nukleových kyselín. Krátko nato bol koncept nukleokyselinovej vakcíny potvrdený po tom, čo sa ukázalo, že proteíny exprimované exogénnou DNA indukujú ochrannú imunitnú odpoveď. Reálne aplikácie DNA vakcín boli však obmedzené, spočiatku kvôli bezpečnostným obavám spojeným s integráciou DNA do ľudského genómu a neskôr kvôli ťažkostiam so zvýšením efektívneho dodávania DNA do jadra.

Naproti tomu mRNA, hoci je náchylná na hydrolýzu, sa zdá byť ľahšie manipulovateľná, pretože mRNA funguje v cytoplazme, a preto nemusí dodávať nukleové kyseliny do jadra. Desaťročia základného výskumu Weissmana a Kariko, spočiatku v ich vlastnom laboratóriu a neskôr po udelení licencie dvom biotechnologickým spoločnostiam (Moderna a BioNTech), viedli k tomu, že mRNA vakcína sa stala realitou. Čo bolo kľúčom k ich úspechu?

Prekonali niekoľko prekážok. mRNA je rozpoznávaná vrodenými receptormi rozpoznávania vzorcov imunitného systému (obr. 1), vrátane členov rodiny Toll-like receptorov (TLR3 a TLR7/8, ktoré vnímajú dvojvláknovú a jednovláknovú RNA) a kyselina retínová indukuje dráhu proteínu génu I (RIG-1), ktorá následne indukuje zápal a bunkovú smrť (RIG-1 je cytoplazmatický receptor rozpoznávania vzorcov, rozpoznáva krátku dvojvláknovú RNA a aktivuje interferón typu I, čím aktivuje adaptívny imunitný systém). Injekcia mRNA zvieratám teda môže spôsobiť šok, čo naznačuje, že množstvo mRNA, ktoré sa môže použiť u ľudí, môže byť obmedzené, aby sa predišlo neprijateľným vedľajším účinkom.

Aby Weissman a Kariko preskúmali spôsoby, ako znížiť zápal, snažili sa pochopiť, ako receptory rozpoznávania vzorcov rozlišujú medzi RNA odvodenou z patogénov a svojou vlastnou RNA. Pozorovali, že mnohé intracelulárne RNA, ako napríklad bohaté ribozomálne RNA, boli vysoko modifikované a špekulovali, že tieto modifikácie umožnili ich vlastným RNA uniknúť imunitnému rozpoznaniu.

Kľúčový prielom nastal, keď Weissman a Kariko preukázali, že modifikácia mRNA pseudouridínom namiesto ouridínu znižuje imunitnú aktiváciu a zároveň zachováva schopnosť kódovať proteíny. Táto modifikácia zvyšuje produkciu proteínov až 1 000-krát v porovnaní s nemodifikovanou mRNA, pretože modifikovaná mRNA uniká rozpoznaniu proteínkinázou R (senzor, ktorý rozpoznáva RNA a potom fosforyluje a aktivuje faktor iniciácie translácie eIF-2α, čím zastavuje transláciu proteínu). Modifikovaná mRNA pseudouridínom je základom licencovaných mRNA vakcín vyvinutých spoločnosťami Moderna a Pfizer-Biontech.

Posledným prielomom bolo určiť najlepší spôsob balenia mRNA bez hydrolýzy a najlepší spôsob jej dodania do cytoplazmy. V rôznych vakcínach proti iným vírusom bolo testovaných viacero formulácií mRNA. V roku 2017 klinické dôkazy z takýchto štúdií preukázali, že enkapsulácia a dodávanie mRNA vakcín s lipidovými nanočasticami zvyšuje imunogenicitu a zároveň zachováva zvládnuteľný bezpečnostný profil.

Podporné štúdie na zvieratách ukázali, že lipidové nanočastice cielia na bunky prezentujúce antigén v drenážnych lymfatických uzlinách a napomáhajú reakcii indukciou aktivácie špecifických typov folikulárnych pomocných T buniek CD4. Tieto T bunky môžu zvýšiť produkciu protilátok, počet dlhožijúcich plazmatických buniek a stupeň odpovede zrelých B buniek. Dve v súčasnosti schválené mRNA vakcíny proti COVID-19 používajú formulácie lipidových nanočastíc.

Našťastie, tento pokrok v základnom výskume sa dosiahol pred pandémiou, čo farmaceutickým spoločnostiam umožnilo stavať na ich úspechu. mRNA vakcíny sú bezpečné, účinné a hromadne vyrábané. Bolo podaných viac ako 1 miliarda dávok mRNA vakcíny a zvýšenie produkcie na 2 až 4 miliardy dávok v rokoch 2021 a 2022 bude kľúčové pre globálny boj proti COVID-19. Bohužiaľ, existujú značné nerovnosti v prístupe k týmto nástrojom na záchranu života, pričom mRNA vakcíny sa v súčasnosti podávajú prevažne v krajinách s vysokými príjmami. A kým produkcia vakcín nedosiahne svoje maximum, nerovnosť bude pretrvávať.

V širšom zmysle mRNA sľubuje nový úsvit v oblasti vakcinológie, ktorý nám dáva príležitosť predchádzať iným infekčným chorobám, ako je napríklad zlepšenie vakcín proti chrípke a vývoj vakcín proti chorobám, ako je malária, HIV a tuberkulóza, ktoré zabíjajú veľké množstvo pacientov a sú relatívne neúčinné pri konvenčných metódach. Choroby, ako je rakovina, ktoré sa predtým považovali za ťažko liečiteľné kvôli nízkej pravdepodobnosti vývoja vakcín a potrebe personalizovaných vakcín, sa teraz môžu zvážiť pri vývoji vakcín. mRNA sa netýka len vakcín. Miliardy dávok mRNA, ktoré sme doteraz injekčne aplikovali pacientom, preukázali svoju bezpečnosť a vydláždili cestu pre ďalšie RNA terapie, ako je nahrádzanie proteínov, RNA interferencia a génová editácia CRISPR-Cas (pravidelné zhluky prepojených krátkych palindromických opakovaní a pridružených Cas endonukrenáz). RNA revolúcia sa práve začala.

Weissmanove a Karikoine vedecké úspechy zachránili milióny životov a Karikiina kariérna cesta je v pohybe, nie preto, že je jedinečná, ale preto, že je univerzálna. Ako obyčajná obyvateľka východoeurópskej krajiny emigrovala do Spojených štátov, aby si splnila svoje vedecké sny, no zápasila s americkým systémom trvalého zamestnania, rokmi neistého financovania výskumu a degradáciou. Dokonca súhlasila so znížením platu, aby laboratórium mohlo fungovať a pokračovať vo výskume. Karikiina vedecká cesta bola náročná, a mnohé ženy, imigranti a menšiny pracujúce v akademickej sfére ju poznajú. Ak ste niekedy mali to šťastie stretnúť Dr. Kariko, stelesňuje význam pokory; možno sú to ťažkosti z jej minulosti, ktoré ju držia pri zemi.

Tvrdá práca a veľké úspechy Weissmana a Kariko predstavujú každý aspekt vedeckého procesu. Žiadne kroky, žiadne míle. Ich práca je dlhá a namáhavá, vyžaduje si húževnatosť, múdrosť a víziu. Aj keď nesmieme zabúdať, že veľa ľudí na celom svete stále nemá prístup k vakcínam, tí z nás, ktorí majú to šťastie, že sa dajú zaočkovať proti COVID-19, sme vďační za ochranné účinky vakcín. Gratulujem dvom základným vedcom, ktorých vynikajúca práca umožnila mRNA vakcíny stať sa skutočnosťou. Pripájam sa k mnohým ďalším a vyjadrujem im svoju nekonečnú vďačnosť.