Vaksin mRNA Covid-19 Raih Hadiah Nobel Kedokteran 2023 | Majalah Kuanta

Komite Nobel telah menganugerahkan Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran tahun 2023 kepada Katalin Kariko dan Drew Weisman atas karya perintis mereka dalam pengembangan teknologi vaksin mRNA, yang memungkinkan respons vaksin yang tepat waktu terhadap pandemi Covid-19. Vaksin terhadap virus SARS-CoV-2 dianggap membantu mengekang penyebaran pandemi dan menyelamatkan antara 14.4 juta dan 19.8 juta jiwa hanya dalam tahun pertama penggunaannya; Vaksin mRNA memainkan peran utama dalam pencapaian tersebut.

Selama beberapa dekade, para ilmuwan dari seluruh dunia berupaya menggunakan mRNA (messenger RNA) sebagai obat. Sel secara alami menggunakan mRNA, berdasarkan DNA genetik, sebagai instruksi untuk membuat protein. Para peneliti bertujuan untuk mengembangkan alat untuk membuat rangkaian mRNA baru – yang mengkode protein virus, misalnya – di laboratorium, dan kemudian memasukkan molekul mRNA tersebut ke dalam sel. Sel-sel kemudian akan menerjemahkan urutan mRNA ini menjadi protein virus, sehingga memperingatkan sistem kekebalan untuk meningkatkan pertahanan terhadap virus. Faktanya, vaksin mRNA mengubah sel menjadi pabrik protein virus sebagai strategi untuk melawan penyerang virus.

Namun, upaya pertama untuk menggunakan mRNA untuk menghasilkan respons imun gagal karena sel terlalu mudah mengenali molekul mRNA yang dimasukkan sebagai penyerang dan menghancurkannya.

Pada tahun 2005, saat bekerja bersama di Universitas Pennsylvania, Karikó dan Weissman ditemukan sebuah cara untuk sedikit mengubah urutan nukleotida molekul mRNA sehingga mereka dapat melewati pengawasan kekebalan seluler dan menghindari respons peradangan yang besar. Mereka melanjutkan untuk masuk 2008 dan 2010bahwa molekul mRNA yang dimodifikasi dapat menghasilkan protein tingkat tinggi. Terobosan-terobosan ini menjadikan teknologi mRNA dapat diterapkan untuk menciptakan vaksin yang aman dan efektif.

Hanya 15 tahun kemudian, metode ini terbukti di panggung global. Pada awal tahun 2021, hampir setahun setelah pandemi Covid-19 pertama kali merebak di seluruh dunia, banyak perusahaan farmasi telah menggunakan alat mRNA Karikó dan Weissman untuk meluncurkan vaksin melawan virus tersebut. Pandemi ini menjadi pembuktian konsep vaksin, dan keberhasilannya membantu dunia keluar dari fase pandemi yang paling mematikan.

Penemuan Karikó dan Weissman “secara mendasar mengubah pemahaman kita tentang bagaimana mRNA berinteraksi dengan sistem kekebalan kita dan berdampak besar pada masyarakat kita selama pandemi Covid-19 baru-baru ini,” kata Rickard Sandberg, anggota Komite Nobel, dalam pengumuman pagi ini. Vaksin, baik vaksin konvensional maupun mRNA, “telah menyelamatkan jutaan nyawa, mencegah Covid-19 yang parah, mengurangi beban penyakit secara keseluruhan, dan memungkinkan masyarakat untuk kembali terbuka.” 

Apa itu mRNA?

Messenger RNA adalah untai tunggal kode genetik yang digunakan sel sebagai instruksi untuk membuat protein. Molekul mRNA berasal dari sel dan merupakan bagian penting dari fungsi seluler sehari-hari: Mereka adalah pembawa pesan yang membawa rangkaian DNA yang ditranskripsi keluar dari inti yang dilindungi dan masuk ke sitoplasma sel, di mana mereka dapat diterjemahkan menjadi protein oleh organel yang disebut ribosom. Ribosom membaca untaian tersebut, menerjemahkan pengelompokan huruf genetik menjadi rangkaian asam amino. Rangkaian panjang asam amino yang dihasilkan kemudian dilipat menjadi protein yang sesuai.

Bagaimana cara kerja vaksin mRNA Covid-19?

Para ilmuwan telah belajar menulis kode mRNA untuk membentuk protein baru – termasuk protein yang dapat membantu sel mengenali virus yang belum pernah mereka lihat. Teknologi mRNA yang dikembangkan oleh para pemenang Hadiah Nobel meminjam mesin pembuat protein sel, mendorong sel untuk memproduksi protein virus yang memacu sistem kekebalan tubuh untuk mengenali virus tertentu jika mereka bertemu virus tersebut di kemudian hari.

Ketika dimasukkan ke dalam sel, vaksin Covid-19 memberikan resep untuk membuat protein “lonjakan” SARS-CoV-2, yang ditemukan di permukaan luar virus. Sel kemudian menggunakan instruksi tersebut untuk menghasilkan protein lonjakan seolah-olah mereka telah terinfeksi oleh virus sebenarnya. Ini seperti putaran praktik imunitas: mRNA menyiapkan sistem imun untuk mengenali lonjakan protein SARS-CoV-2 yang sebenarnya, sehingga jika seseorang kemudian terpapar virus, sistem imun akan dengan cepat “mengingat” cara memulainya. tanggapan untuk melawannya.

Terobosan apa yang membawa keberhasilan vaksin ini?

Pada awal tahun 2000-an, kendala utama terhadap teknologi mRNA adalah teknologi tersebut memicu respons peradangan besar pada sel. Sel mengenali mRNA yang masuk sebagai bahan asing dan mencoba membuangnya, sehingga membuat sistem pertahanan seluler bekerja terlalu keras. Setelah menyadari bahwa sel sering kali memodifikasi mRNA aslinya, Karikó dan Weissman memutuskan untuk melihat apa yang akan terjadi jika mereka juga sedikit mengubah kode genetik mRNA yang mereka perkenalkan.

Dalam penemuan terobosan yang diterbitkan pada tahun 2005, mereka melaporkan bahwa respons peradangan telah hilang. Pada tahun-tahun berikutnya, mereka semakin meningkatkan teknologi untuk meningkatkan jumlah protein yang dapat dibuat oleh sel berdasarkan urutan mRNA.

Apakah vaksin mRNA digunakan untuk melawan penyakit sebelum pandemi terjadi?

Sejumlah perusahaan dan peneliti telah menguji janji vaksin mRNA sebelum pandemi untuk melawan virus seperti Zika dan MERS-CoV, yang mirip dengan SARS-CoV-2. Namun tidak ada satu pun vaksin yang disetujui pada tahun 2020, ketika pandemi Covid-19 meletus. Keberhasilan penerapan vaksin mRNA selama pandemi membuktikan konsep teknologi tersebut, dan menjadi batu loncatan untuk mendorong penggunaannya guna mencegah atau mengobati penyakit lain.

Apa keunggulan vaksin mRNA dibandingkan vaksin tradisional?

Vaksin mRNA menjanjikan bahwa vaksin tersebut dapat dikembangkan dengan mudah dan cepat. Biasanya dibutuhkan lebih banyak waktu – dalam jangka waktu bertahun-tahun – bagi para ilmuwan untuk membuat dan menguji vaksin tradisional, yang seringkali merupakan versi virus asli yang dilemahkan atau diubah sifatnya. Dan bahkan setelah vaksin tradisional dikembangkan, para ilmuwan harus mengatasi rintangan kedua – mempelajari cara menumbuhkan virus atau protein dalam jumlah besar di laboratorium – sebelum mereka dapat memproduksi obat dalam skala massal yang diperlukan untuk mengimunisasi jutaan atau miliaran orang.

Pada tahun 2020, segera setelah para peneliti mempublikasikan struktur dan kode genetik protein lonjakan SARS-CoV-2, para peneliti mulai bekerja. Dalam beberapa bulan, raksasa farmasi Pfizer dan Moderna telah menggunakan teknologi mRNA untuk mengembangkan vaksin yang dapat mengimunisasi virus tersebut. Mereka mampu memproduksi vaksin mRNA secara massal dengan cepat, memimpin uji klinis untuk membuktikan bahwa vaksin tersebut aman dan efektif, dan kemudian memberikan suntikan pertama kepada masyarakat pada musim semi 2021. Hal ini dimungkinkan karena alat mRNA dapat digunakan untuk menghasilkan berbagai macam vaksin. protein tanpa perlu mengembangkan metode baru untuk menumbuhkan virus dalam skala besar.

Bagaimana vaksin mRNA akan digunakan saat ini?

Sebagaimana disampaikan Sandberg dalam sambutannya pada pengumuman Hadiah Nobel, “Keberhasilan vaksin mRNA melawan Covid-19 memiliki dampak yang luar biasa terhadap minat terhadap teknologi berbasis mRNA.” Teknologi mRNA kini digunakan untuk mengembangkan vaksin terhadap penyakit menular lainnya, pengiriman protein terapeutik, dan pengobatan kanker.

Artikel ini akan diperbarui dengan detail tambahan sepanjang hari.