A Covid-19 mRNS vakcinák elnyerték a 2023-as orvosi Nobel-díjat | Quanta Magazin

A Nobel-bizottság a 2023-as fiziológiai és orvosi Nobel-díjat a következőnek ítélte oda Karikó Katalin és a Drew Weissman úttörő munkájukért az mRNS-vakcina-technológia fejlesztésében, amely lehetővé tette a Covid-19 világjárványra adott időben történő oltóanyag-választ. A SARS-CoV-2 vírus elleni vakcinák nevéhez fűződnek a járvány terjedésének megfékezésében és a közötti megtakarításban. 14.4 millió és 19.8 millió életet használatuk első évében; Az mRNS-vakcinák fontos szerepet játszottak ebben a teljesítményben.

A tudósok a világ minden tájáról évtizedeken keresztül az mRNS (hírvivő RNS) gyógyszerként történő felhasználását folytatták. A sejtek természetesen genetikai DNS-en alapuló mRNS-t használnak a fehérjék előállításához. A kutatók arra törekedtek, hogy olyan eszközöket fejlesszenek ki, amelyek segítségével új mRNS-szekvenciákat hozhatnak létre – például olyanokat, amelyek vírusfehérjéket kódolnak – a laboratóriumban, majd ezeket az mRNS-molekulákat a sejtekbe juttatják. A sejtek ezután ezeket az mRNS-szekvenciákat vírusfehérjékké fordítják, ezáltal figyelmeztetik az immunrendszert, hogy védekezzen a vírus ellen. Valójában az mRNS-vakcina a sejteket vírusfehérjék gyáraivá alakítja a vírustámadók elleni küzdelem stratégiájaként.

Azonban az első kísérletek, amelyek az mRNS-t immunválasz kiváltására vonatkoztatták, kudarcot vallottak, mert a sejtek túlságosan könnyen felismerték a bejuttatott mRNS-molekulákat, mint betolakodókat, és elpusztították azokat.

2005-ben a Pennsylvaniai Egyetemen dolgozott együtt Karikó és Weissman felfedezett egy mód az mRNS-molekulák nukleotidszekvenciájának enyhe módosítására annak érdekében, hogy elkerüljék a sejtes immunrendszer felügyeletét, és elkerüljék a hatalmas gyulladásos válasz kiváltását. Továbbra is megjelentek 2008 és a 2010hogy a módosított mRNS-molekulák nagy mennyiségű fehérjét termelhetnek. Ezek az áttörések alkalmassá tették az mRNS technológiát biztonságos és hatékony vakcinák létrehozására.

Mindössze 15 évvel később a módszerek beváltak a globális színtéren. 2021 elejére, alig egy évvel azután, hogy a Covid-19 világjárvány először kirobbant világszerte, számos gyógyszergyár használta Karikó és Weissman mRNS-eszközeit a vírus elleni vakcinák kidolgozására. A világjárvány a vakcinák koncepciójának bizonyítékaként szolgált, és sikerük segített kirántani a világot a világjárvány leghalálosabb szakaszából.

Karikó és Weissman felfedezései „alapvetően megváltoztatták azt a felfogásunkat, hogy az mRNS hogyan kölcsönhatásba lép az immunrendszerünkkel, és jelentős hatással voltak társadalmunkra a közelmúltbeli Covid-19 világjárvány idején” – mondta Rickard Sandberg, a Nobel-bizottság tagja a ma reggeli bejelentésben. Az oltások, mind a hagyományos, mind az mRNS-fajták, „életek millióit mentették meg, megelőzték a súlyos Covid-19-et, csökkentették az általános betegségek terhét, és lehetővé tették a társadalmak újbóli nyitását”. 

Mi az mRNS?

A hírvivő RNS a genetikai kód egyetlen szála, amelyet a sejt a fehérjék előállításához használ utasításként. Az mRNS-molekulák a sejtekben natívak, és a mindennapi sejtfunkciók kulcsfontosságú részét képezik: ők azok a hírvivők, amelyek átírt DNS-szekvenciákat szállítanak ki a védett sejtmagból a sejt citoplazmájába, ahol a riboszómáknak nevezett organellumok segítségével fehérjékké fordíthatók. A riboszóma beolvassa a szálat, és a genetikai betűk csoportjait aminosavszekvenciákká alakítja át. Az eredményül kapott hosszú aminosavsor a megfelelő fehérjévé redukálódik.

Hogyan működnek az mRNS Covid-19 vakcinák?

A tudósok megtanulták írni az mRNS kódot, hogy új fehérjéket hozzanak létre – beleértve azokat a fehérjéket is, amelyek segíthetnek a sejteknek felismerni a soha nem látott vírusokat. A Nobel-díjasok által kifejlesztett mRNS technológia a sejtek fehérjekészítő gépezetét veszi kölcsön, és a sejteket olyan vírusfehérjék előállítására készteti, amelyek az immunrendszert az adott vírus felismerésére késztetik, ha később találkoznak vele.

When introduced into cells, the Covid-19 vaccine delivers the recipe for making the SARS-CoV-2 “spike” protein, which is found on the outside surface of the virus. Cells then use those instructions to produce the spike protein as if they had been infected by the real virus. It’s like an immunity practice round: The mRNA primes the immune system to recognize an actual SARS-CoV-2 spike protein, so that if a person is later exposed to the virus, the immune system will quickly “remember” how to kick up a response to fight it.

Mi volt az az áttörés, amely az oltások sikeréhez vezetett?

A 2000-es évek elején az mRNS technológia fő akadálya az volt, hogy jelentős gyulladásos választ váltott ki a sejtekben. A sejtek idegen anyagként ismerték fel a bejuttatott mRNS-t, és megpróbáltak megszabadulni tőle, túlhajtásba helyezve a sejtvédelmi rendszereket. Miután rájöttek, hogy a sejtek gyakran módosítják saját natív mRNS-üket, Karikó és Weissman úgy döntöttek, hogy megnézik, mi történne, ha kicsit módosítanák az általuk bevitt mRNS genetikai kódját is.

In a breakthrough discovery published in 2005, they reported that the inflammatory response had all but disappeared. In the years that followed, they further improved the technology to greatly increase the number of proteins that the cells could make based on the mRNA sequence.

Használtak-e mRNS-oltásokat a betegségek leküzdésére a világjárvány előtt?

A number of companies and researchers had been testing the promises of mRNA vaccines prior to the pandemic to fight viruses such as Zika and MERS-CoV, which is similar to SARS-CoV-2. But none of the vaccines had been approved as of 2020, when the Covid-19 pandemic erupted. The successful deployment of mRNA vaccines during the pandemic proved the concept of the technology, and became a springboard for encouraging its use to prevent or treat other ailments.

Milyen előnyei vannak az mRNS-oltásoknak a hagyományosabbakhoz képest?

Az mRNS vakcinák ígérete, hogy könnyen és gyorsan kifejleszthetők. Általában több időbe telik – éveken át –, amíg a tudósok megalkotják és tesztelik a hagyományos vakcinákat, amelyek gyakran egy valódi vírus legyengített vagy denaturált változatai. És még egy hagyományos oltóanyag kifejlesztése után is meg kell küzdeniük a tudósoknak egy második akadályt – meg kell tanulniuk, hogyan lehet nagy mennyiségű vírust vagy fehérjét termeszteni a laboratóriumban –, mielőtt olyan tömeges gyógyszert állíthatnának elő, amely emberek milliói vagy milliárdjai immunizálásához szükséges.

2020-ban, amint a kutatók közzétették a SARS-CoV-2 tüskeprotein szerkezetét és genetikai kódját, a kutatók munkához láttak. A Pfizer és a Moderna gyógyszeripari óriáscégek néhány hónapon belül mRNS-technológiát használtak a vírus ellen immunizáló vakcinák kifejlesztésére. Gyorsan tömegesen tudták előállítani az mRNS vakcinát, klinikai vizsgálatokat vezettek annak bizonyítására, hogy az oltások biztonságosak és hatékonyak, majd 2021 tavaszáig beadták az első szúrást a nyilvánosságnak. Ez azért volt lehetséges, mert az mRNS eszközökkel sokféle fajta előállítására lehet használni őket. fehérjéket anélkül, hogy új módszereket kellene tenyészteni a vírusok tömeges tenyésztésére.

Hogyan fogják most használni az mRNS-oltásokat?

As Sandberg noted in his remarks at the Nobel Prize announcement, “The successful mRNA vaccines against Covid-19 have had a tremendous impact on the interest in mRNA-based technologies.” mRNA technologies are now being used to develop vaccines against other infectious diseases, therapeutic protein delivery and cancer treatment.

Ezt a cikket a nap folyamán további részletekkel frissítjük.