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.

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.

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.

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.

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

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.

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?

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.

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