Vaccinurile ARNm Covid-19 au câștigat Premiul Nobel pentru Medicină 2023 | Revista Quanta

Comitetul Nobel i-a acordat Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 2023 Katalin Kariko și Drew Weissman pentru munca lor de pionierat în dezvoltarea tehnologiei vaccinului ARNm, care a făcut posibil un răspuns în timp util al vaccinului la pandemia de Covid-19. Vaccinurile împotriva virusului SARS-CoV-2 sunt creditate pentru a ajuta la limitarea răspândirii pandemiei și pentru a economisi între 14.4 milioane și 19.8 milioane de vieți doar în primul an de utilizare; Vaccinurile ARNm au jucat un rol major în această realizare.

Timp de zeci de ani, oamenii de știință din întreaga lume au urmărit utilizarea ARNm (ARN mesager) ca medicament. Celulele folosesc în mod natural ARNm, bazat pe ADN genetic, ca instrucțiuni pentru fabricarea proteinelor. Cercetătorii și-au propus să dezvolte instrumente pentru a crea secvențe noi de ARNm - cele care codifică proteine ​​virale, de exemplu - în laborator și apoi să introducă acele molecule de ARNm în celule. Celulele ar traduce apoi aceste secvențe de ARNm în proteine ​​virale, alertând astfel sistemul imunitar să monteze o apărare împotriva virusului. De fapt, vaccinul ARNm transformă celulele în fabrici de proteine ​​virale ca strategie de combatere a atacatorilor virali.

Cu toate acestea, primele încercări de a utiliza ARNm pentru a produce un răspuns imun au eșuat, deoarece celulele au recunoscut prea ușor moleculele de ARNm introduse ca invadatori și le-au distrus.

În 2005, în timp ce lucrau împreună la Universitatea din Pennsylvania, Karikó și Weissman a descoperit o modalitate de a modifica ușor secvența de nucleotide a moleculelor de ARNm, astfel încât acestea să se strecoare dincolo de supravegherea imună celulară și să evite declanșarea unui răspuns inflamator masiv. Au continuat să apară 2008 și 2010că moleculele de ARNm modificate ar putea produce niveluri ridicate de proteine. Aceste descoperiri au făcut ca tehnologia ARNm să fie aplicabilă pentru crearea de vaccinuri sigure și eficiente.

Doar 15 ani mai târziu, metodele au fost dovedite pe scena globală. Până la începutul lui 2021, la doar un an după ce pandemia de Covid-19 a izbucnit pentru prima dată în întreaga lume, mai multe companii farmaceutice au folosit instrumentele ARNm ale Karikó și Weissman pentru a lansa vaccinuri împotriva virusului. Pandemia a servit drept dovadă de concept pentru vaccinuri, iar succesul lor a ajutat să scoată lumea din cea mai mortală fază a pandemiei.

Descoperirile lui Karikó și Weissman „au schimbat fundamental înțelegerea noastră asupra modului în care ARNm interacționează cu sistemul nostru imunitar și au avut un impact major asupra societății noastre în timpul recentei pandemii de Covid-19”, a declarat Rickard Sandberg, membru al Comitetului Nobel, în timpul anunțului din această dimineață. Vaccinurile, atât cele convenționale, cât și cele de ARNm, „au salvat milioane de vieți, au prevenit Covid-19 sever, au redus povara generală a bolii și au permis societăților să se redeschidă”. 

Ce este ARNm?

ARN-ul mesager este o singură catenă de cod genetic pe care celula îl folosește ca instrucțiuni pentru a produce proteine. Moleculele de ARNm sunt native din celule și sunt părți cheie ale funcțiilor celulare de zi cu zi: sunt mesagerii care transportă secvențele de ADN transcrise din nucleul protejat și în citoplasma celulară, unde pot fi traduse în proteine ​​de către organele numite ribozomi. Un ribozom citește firul, traducând grupări de litere genetice în secvențe de aminoacizi. Șirul lung de aminoacizi care rezultă se pliază apoi în proteina corespunzătoare.

Cum funcționează vaccinurile ARNm Covid-19?

Oamenii de știință au învățat să scrie cod ARNm pentru a forma proteine ​​noi - inclusiv proteine ​​care pot ajuta celulele să recunoască viruși pe care nu i-au văzut niciodată. Tehnologia ARNm dezvoltată de câștigătorii Premiului Nobel împrumută mașinile celulelor de producere a proteinelor, determinând celulele să producă proteine ​​virale care stimulează sistemul imunitar să recunoască un anumit virus dacă îl întâlnesc mai târziu.

Când este introdus în celule, vaccinul Covid-19 oferă rețeta pentru producerea proteinei „spike” SARS-CoV-2, care se găsește pe suprafața exterioară a virusului. Celulele folosesc apoi acele instrucțiuni pentru a produce proteina spike ca și cum ar fi fost infectate de virusul real. Este ca o rundă de practică a imunității: ARNm stimulează sistemul imunitar pentru a recunoaște o proteină de vârf SARS-CoV-2, astfel încât, dacă o persoană este mai târziu expusă la virus, sistemul imunitar își va „aminti” rapid cum să declanșeze un răspuns pentru a-l combate.

Care a fost progresul care a dus la succesul vaccinurilor?

La începutul anilor 2000, un obstacol major în calea tehnologiei ARNm a fost că aceasta a declanșat un răspuns inflamator major în celule. Celulele au recunoscut mARN-ul introdus ca material străin și au încercat să scape de el, punând sistemele de apărare celulare în exces. După ce și-au dat seama că celulele își modifică adesea propriul ARNm nativ, Karikó și Weissman au decis să vadă ce s-ar întâmpla dacă și-ar modifica ușor codul genetic al ARNm-ului pe care îl introduceau.

Într-o descoperire inovatoare publicată în 2005, ei au raportat că răspunsul inflamator a dispărut aproape. În anii care au urmat, au îmbunătățit și mai mult tehnologia pentru a crește semnificativ numărul de proteine ​​pe care celulele le-ar putea produce pe baza secvenței ARNm.

Au fost folosite vaccinurile ARNm pentru a lupta împotriva bolilor înainte de pandemie?

O serie de companii și cercetători au testat promisiunile vaccinurilor ARNm înainte de pandemie pentru a lupta împotriva virușilor precum Zika și MERS-CoV, care este similar cu SARS-CoV-2. Dar niciunul dintre vaccinuri nu fusese aprobat din 2020, când a izbucnit pandemia de Covid-19. Implementarea cu succes a vaccinurilor ARNm în timpul pandemiei a dovedit conceptul tehnologiei și a devenit o rampă de lansare pentru încurajarea utilizării acesteia pentru prevenirea sau tratarea altor afecțiuni.

Care sunt beneficiile vaccinurilor ARNm față de cele mai tradiționale?

Promisiunea vaccinurilor ARNm este că acestea pot fi dezvoltate ușor și rapid. De obicei, este nevoie de mai mult timp - pe o scară de timp de ani - pentru ca oamenii de știință să creeze și să testeze vaccinuri tradiționale, care sunt adesea o versiune slăbită sau denaturată a unui virus real. Și chiar și după ce un vaccin tradițional este dezvoltat, oamenii de știință trebuie să treacă un al doilea obstacol - să învețe cum să crească cantități mari de virus sau proteine ​​în laborator - înainte de a putea produce medicamentul la scara de masă necesară pentru a imuniza milioane sau miliarde de oameni.

În 2020, de îndată ce cercetătorii au publicat structura și codul genetic al proteinei spike SARS-CoV-2, cercetătorii s-au pus pe treabă. În câteva luni, giganții farmaceutici Pfizer și Moderna au folosit tehnologia ARNm pentru a dezvolta vaccinuri care imunizau împotriva virusului. Ei au reușit să producă rapid în masă vaccin ARNm, să conducă studii clinice pentru a demonstra că vaccinurile sunt sigure și eficiente și apoi să administreze primele injecții către public până în primăvara anului 2021. Acest lucru a fost posibil deoarece instrumentele ARNm pot fi folosite pentru a genera o mare varietate. de proteine ​​fără a fi nevoie să cultivăm noi metode de creștere a virusurilor la scară de masă.

Cum vor fi folosite acum vaccinurile ARNm?

După cum a remarcat Sandberg în remarcile sale la anunțul Premiului Nobel, „Vaccinurile cu ARNm de succes împotriva Covid-19 au avut un impact extraordinar asupra interesului pentru tehnologiile bazate pe ARNm”. Tehnologiile ARNm sunt acum utilizate pentru a dezvolta vaccinuri împotriva altor boli infecțioase, livrarea terapeutică a proteinelor și tratamentul cancerului.

Acest articol va fi actualizat cu detalii suplimentare pe parcursul zilei.