Μέσα σε μόλις τρία χρόνια, τα εμβόλια mRNA έχουν σώσει εκατομμύρια ζωές, έχουν αναγνωριστεί από ειδικούς και απλούς πολίτες και, αυτήν την εβδομάδα, έλαβαν και το βραβείο Νόμπελ.
Στον απόηχο της τεράστιας επιτυχίας της τεχνολογίας στη δημιουργία εμβολίων για την COVID-19, οι επενδυτές έχουν ρίξει δισεκατομμύρια δολάρια για να επεκτείνουν τη θεραπευτική εμβέλεια του mRNA. Το Νόμπελ Ιατρικής 2023 απονεμήθηκε στους Katalin Kariko και Drew Weissman, για τις ανακαλύψεις τους τους σχετικά με τις τροποποιήσεις των νουκλεοσιδικών βάσεων που επέτρεψαν την ανάπτυξη αποτελεσματικών εμβολίων mRNA κατά του SARS-CoV-2.
Αυτή η εισροή μετρητών υπόσχεται να τροφοδοτήσει την έρευνα και την υποδομή που απαιτούνται για την ανάπτυξη φαρμάκων mRNA με τρόπους που θα μπορούσαν να μεταμορφώσουν τη δημόσια υγεία, αντιμετωπίζοντας δύσκολα θεραπευόμενα μολυσματικά νοσήματα, καρκίνους και σπάνιες γενετικές διαταραχές.
«Το όριο είναι ο ουρανός. Για οτιδήποτε θέλουμε να διορθώσουμε ή να θεραπεύσουμε, θα μπορούσε να υπάρχει ένα φάρμακο mRN», δηλώνει χαρακτηριστικά ο Matthias Stephan, ανοσολόγος στο Κέντρο Έρευνας Καρκίνου Fred Hutchinson
Οι επιστήμονες μιλούν στο επιστημονικό περιοδικό Nature για τα μελλοντικά φάρμακα mRNA.
Περιορισμός των επιδημιών: Η ουσία είναι η ταχύτητα
Τα εμβόλια που βασίζονται στο mRNA έγιναν γνωστά όχι μόνο για την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητά τους, αλλά και για την ταχύτητα με την οποία αναπτύχθηκαν και κυκλοφόρησαν κατά τη διάρκεια της πανδημίας COVID-19.
«Η προσέγγιση επιτρέπει στους ερευνητές να έχουν ένα πολύ ισχυρό αποτελεσματικό εμβόλιο στην εργαλειοθήκη τους μέσα σε μερικές εβδομάδες», λέει ο Barney Graham, ο οποίος βοήθησε στην ανάπτυξη ενός από τα εμβόλια COVID-19 που βασίζονται σε mRNA ενώ βρισκόταν στο Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας των ΗΠΑ.
Τα εμβόλια παρέχουν mRNA που καθοδηγεί τα κύτταρα ενός ατόμου να δημιουργήσουν αντίγραφα ιικής πρωτεΐνης, γνωστής και ως αντιγόνο. Αυτή η διαδικασία διεγείρει το σώμα να δημιουργήσει προστατευτικά αντισώματα και κύτταρα του ανοσοποιητικού που καταπολεμούν τους ιούς.
Επειδή το συνθετικό mRNA μπορεί να σχεδιαστεί και να κατασκευαστεί μέσα σε λίγες μέρες, η τεχνολογία επιτρέπει στα εμβόλια να αναδιαμορφώνονται γρήγορα κάθε χρόνο για την αντιμετώπιση της συνεχώς εξελισσόμενης φύσης ιών όπως ο SARS-CoV-2 και η γρίπη. Ή μπορεί να αναπτυχθεί ως εργαλείο ταχείας απόκρισης απέναντι σε νέες μολυσματικές απειλές. Για παράδειγμα, η Moderna έχει δοκιμάσει εμβόλια mRNA κατά των ιών της ευλογιάς των πιθήκων, του Zika και του Nipah.
«Μπορούμε σίγουρα να εκμεταλλευτούμε την ευελιξία και την απλότητα της παραγωγής εμβολίου mRNA», λέει ο Norbert Pardi, από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, ο οποίος έχει συνεργαστεί στενά με τον φετινό νικητή του βραβείου Νόμπελ, τον ανοσολόγο Drew Weissman στο UPenn και την βιοχημικό Katalin Karikó του Πανεπιστημίου Szeged στην Ουγγαρία. Στα μέσα της δεκαετίας του 2000, οι δύο βραβευθέντες ανέπτυξαν κάποια από τη βασική τεχνολογία που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία εμβολίων mRNA.
Πονηρός εχθρός: Η αντιμετώπιση των σκληρών παθογόνων
Οι εταιρείες διαθέτουν ήδη εμβόλια mRNA που στοχεύουν γνωστά παθογόνα. Για παράδειγμα, η Moderna έχει ένα εμβόλιο για την προστασία από τον αναπνευστικό συγκυτιακό ιό (RSV), ο οποίος προκαλεί συμπτώματα που μοιάζουν με κρυολόγημα στους περισσότερους ανθρώπους, αλλά μπορεί να είναι απειλητικός για τη ζωή βρεφών και ηλικιωμένων. Προς το παρόν, το εμβόλιο βρίσκεται υπό εξέταση από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ. Ωστόσο, ο αντίκτυπός του στη δημόσια υγεία μπορεί να είναι κάπως περιορισμένος, επειδή δύο εμβόλια με πρωτεϊνική βάση έχουν ήδη εγκριθεί.
Εκεί που η τεχνολογία θα μπορούσε πραγματικά να κάνει τη διαφορά είναι τα παθογόνα που οι φαρμακευτικές εταιρείες δεν κατάφεραν να αντιμετωπίσουν. Το ένα είναι ο κυτταρομεγαλοϊός (CMV), ένας ιός που διέφευγε από τους σχεδιαστές εμβολίων για περισσότερα από 50 χρόνια και που προκαλεί γενετικές ανωμαλίες στα βρέφη, καθώς και δυνητικά θανατηφόρες λοιμώξεις σε άτομα με εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα. «Εδώ είναι που το mRNA έχει αλλάξει αρκετά το παιχνίδι», λέει η Sallie Permar, ερευνήτρια παιδιατρικών λοιμωδών νοσημάτων στο Weill Cornell Medicine στη Νέα Υόρκη.
Ο CMV χρησιμοποιεί μια δέσμη πέντε πρωτεϊνών για να εισέλθει και να εξέλθει από ανθρώπινα κύτταρα, μια διάταξη αντιγόνου που είναι δύσκολο να μιμηθούν τα εμβόλια που βασίζονται σε πρωτεΐνες. Αλλά με το mRNA, οι ερευνητές μπορούν απλώς να παρέχουν τις γενετικές οδηγίες που χρειάζεται ένα κύτταρο για να παράγει τις πέντε πρωτεΐνες. Το ίδιο το κύτταρο κάνει στη συνέχεια τη «δουλειά» της σωστής συναρμολόγησης των υπομονάδων σε ένα σύμπλεγμα αντιγόνου, όπως ακριβώς συμβαίνει κατά τη διάρκεια μιας φυσικής μόλυνσης.
Τα πρώτα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι το εμβόλιο CMV της Moderna, που βρίσκεται τώρα σε δοκιμές φάσης ΙΙΙ, διεγείρει μια ισχυρότερη ανοσολογική απόκριση σε ορισμένους ιστούς σε σύγκριση με τις φυσικές λοιμώξεις. «Είναι μια συναρπαστική στιγμή για να τερματιστεί η πιο κοινή αιτία μολυσματικής αναπηρίας», λέει η Δρ. Permar, ο οποίος έχει συνεργαστεί με τη Moderna για να μελετήσει το ανοσοποιητικό δυναμικό του εμβολίου.
Επόμενος στόχος, τα εμβόλια κατά του καρκίνου
Το μέλλον των εμβολίων mRNA δεν περιορίζεται μόνο στα λοιμώδη νοσήματα. «Ο επόμενος μεγάλος στόχος είναι σίγουρα ο καρκίνος», λέει ο Derrick Rossi, διευθύνων σύμβουλος στο New York Stem Cell Foundation στη Νέα Υόρκη και συνιδρυτής της Moderna.
Οι ερευνητές του καρκίνου αναζητούσαν εδώ και καιρό ένα εμβόλιο που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να εκπαιδεύσει το ανοσοποιητικό σύστημα να καταπολεμά τους όγκους -και απογοητεύονταν όταν οι υποσχόμενοι υποψήφιοι αποτύγχαναν στις κλινικές δοκιμές. Ο καρκίνος έχει αποδειχθεί «σκληρό καρύδι» γιατί τα κακοήθη κύτταρα μεταλλάσσονται γρήγορα, αποδυναμώνοντας τη δύναμη των θεραπευτικών μέσων.
Με το mRNA, οι ερευνητές μπορούν να αναπτύξουν εμβόλια κατά του καρκίνου που στοχεύουν δεκάδες αντιγόνα σε κύτταρα όγκου ταυτόχρονα. Το χτύπημα πολλών στόχων ταυτόχρονα θα μπορούσε να δυσκολέψει τα καρκινικά κύτταρα να εξελίξουν τρόπους αποφυγής των ανοσολογικών αποκρίσεων που προκαλούνται από το εμβόλιο. Κλινικές δοκιμές μιας νέας κατηγορίας εξατομικευμένων εμβολίων κατά του καρκίνου βρίσκονται σε εξέλιξη: χρησιμοποιούν mRNA που στοχεύει σε μια συλλογή μεταλλαγμένων πρωτεϊνών που βρίσκονται στον όγκο ενός ατόμου.
«Αλλά οι εφαρμογές του mRNA στον καρκίνο θα μπορούσαν να έχουν ευρύτερη εμβέλεια», λέει ο Elad Sharon, ογκολόγος στο Ινστιτούτο Καρκίνου Dana-Farber της Βοστώνης.
Η Moderna δοκιμάζει θεραπείες που παρέχουν οδηγίες mRNA για τη δημιουργία ανοσοδιεγερτικών μορίων στα κύτταρα, όπως οι κυτοκίνες, για να διαπιστώσει αν μπορούν να ενισχύσουν τα αποτελέσματα των υπαρχουσών ανοσοθεραπειών για τον καρκίνο. Και η BioNTech αναπτύσσει παρόμοιες θεραπείες mRNA που εξαναγκάζουν τα κύτταρα να δημιουργήσουν αντισώματα που μπορούν να βοηθήσουν στην πρόκληση ανοσοαπόκρισης.
Βελτιωμένη απόδοση στην επεξεργασία του γονιδιώματος
Όταν οι ερευνητές άρχισαν για πρώτη φορά να εργάζονται με το mRNA ως θεραπευτικό μέσο, το γεγονός ότι το μόριο μπορούσε να υποβαθμιστεί γρήγορα κατέστησε δύσκολη την εργασία τους.
Νεότεροι τρόποι δημιουργίας mRNAs μεγαλύτερης διάρκειας θα μπορούσαν να βοηθήσουν. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, η φευγαλέα φύση του mRNA αποτελεί πλεονέκτημα. Όταν πρόκειται για εργαλεία επεξεργασίας γονιδιώματος, όπως το CRISPR-Cas9, για παράδειγμα, οι ερευνητές δεν θέλουν τα ένζυμα κοπής του DNA να παραμείνουν στο κύτταρο λόγω της πιθανότητας ακούσιων τροποποιήσεων. Το mRNA αντιπροσωπεύει έναν τρόπο μεταφοράς οδηγιών για τη δημιουργία των ενζύμων στα κύτταρα και την εξαφάνιση τους αφού μετά το τέλος της δουλειάς τους.
Κάποιες εταιρείες αναπτύσσουν mRNA με στόχο τον εξοπλισμό των ανοσοκυττάρων με βελτιωμένες λειτουργίες καταπολέμησης ασθενειών. Σε αυτές τις εφαρμογές, η ποσότητα πρωτεΐνης που προέρχεται από το mRNA είναι αρκετή για να επιτρέψει αποτελεσματική επεξεργασία ή επαναπρογραμματισμό, αλλά όχι υπερβολική ώστε να προκαλέσει ανεπιθύμητα αποτελέσματα.
Καθώς οι ερευνητές αναπτύσσουν βελτιωμένους τρόπους στόχευσης του mRNA σε επιθυμητές θέσεις στο σώμα, οι πιθανές εφαρμογές επεξεργασίας γονιδιώματος θα επεκταθούν, λέει ο Lior Zangi, ο οποίος μελετά τη θεραπεία mRNA για την αναγέννηση της καρδιάς στην Icahn School of Medicine του Mount Sinai στη Νέα Υόρκη. «Υπάρχει πραγματικά η πιθανότητα αυτό να οδηγήσει σε πολλά νέα φάρμακα για πολλές διαφορετικές ασθένειες. Αυτό θα είναι το πραγματικό μέλλον».