Како што појаснуваат од Нобеловиот комитет, откритијата на лауреатите за Нобелова награда биле критични за развој на ефективни мРНК вакцини против ковид-19 за време на пандемијата што започна на почетокот од 2020 година. Нивните револуционерни наоди, велат од комитетот, фундаментално го променија нашето разбирање за тоа како mRNA комуницира со нашиот имунолошки систем, а лауреатите придонеле за невидената стапка на развој на вакцини за време на една од најголемите закани за човековото здравје во модерното време.

Начинот на којшто вакцините делуваат е со стумулација на формирањето имунолошки одговор на одреден патоген. Вакцините засновани на убиени или ослабени вируси се одамна достапни, пример за тоа се вакцините против детска парализа, мали сипаници и жолта треска. Благодарение на напредокот во молекуларната биологија во последните децении, развиени се вакцини базирани на поединечни вирусни компоненти, наместо на цели вируси. Делови од вирусниот генетски код, кои обично ги кодираат протеините кои се наоѓаат на површината на вирусот, се користат за производство на протеини кои го стимулираат формирањето на антитела кои го блокираат вирусот. Вака функционираат, на пример, вакцините против вирусот на хепатитис Б и хуманиот папиломавирус. Алтернативно, делови од вирусниот генетски код може да се сместат во безопасен вирус-носител, т.н. вектор. Овој метод се користи во вакцините против вирусот на ебола. Кога се инјектираат векторски вакцини, избраниот вирусен протеин се произведува во нашите клетки, стимулирајќи имун одговор против целниот вирус.

Производството на цели вирусни, протеински и векторски вакцини се работи со клеточна култура во големи количини. Овој процес има потреба од ресурси ги ограничува можностите за брзо производство на вакцини како одговор на епидемии и пандемии. Затоа, истражувачите долго време се обидуваат да развијат технологии за вакцини независни од клеточната култура, а ова се покажа како предизвик.

Методи за производство на вакцини пред пандемијата со ковид 

Во нашите клетки, генетските информации кодирани во ДНК се пренесуваат со помош на мРНК (mRNA), која се користи како образец за производство на протеини. Во текот на 1980-тите беа воведени ефикасни методи за производство на мРНК без клеточна култура, наречени ин витро транскрипција. Овој одлучувачки чекор го забрза развојот на апликациите за молекуларна биологија во неколку области. Идеите за користење на мРНК технологиите за развој на вакцини и во терапевтски цели беа тука, но патот до нивно остварување се покажа подолг од очекуваното. Ин витро транскрибираната мРКН се сметаше за нестабилна и тешка за издвојување, потребен беше развој на софистицирани липидни системи на носители што ќе овозможат нејзино инкапсулирање. Згора на тоа, ин витро-произведената мРНК доведе до воспалителни реакции. Затоа, ентузијазмот за развој на мРНК технологијата за клинички цели првично беше мал.

Но ова не ја обесхрабри унгарската биохемичарка Каталин Карико, која се посвети на развивање методи за употреба на мРНК за терапија. Во текот на раните 1990-ти, како доцент на Универзитетот во Пенсилванија, таа остана верна на својата визија за реализација на мРНК како терапевтски лек и покрај тешкотиите во изнаоѓањето финансии за поддршка на нејзиниот значаен проект. Нов колега на Карико на универзитетот бил имунологот Дру Вајсман. Тој бил заинтересиран за дендритичните клетки, кои имаат важни функции во имунолошкиот надзор и активирањето на имунолошките реакции предизвикани од вакцината. Поттикнати од нови идеи, набрзо започна плодна соработка помеѓу двајцата, фокусирајќи се на тоа како различните типови на РНК комуницираат со имунолошкиот систем.

Карико и Вајсман забележале дека дендритските клетки ја препознаваат транскрибираната мРНК како туѓа супстанција, што доведува до нивно активирање и ослободување на воспалителни сигнални молекули. Тие се запрашале зошто ин витро транскрибираната мРНК била препознаена како туѓа, додека мРНК земена од клетките на цицачи не произвела иста реакција. Карико и Вајсман сфатиле дека различните типови на мРНК мора да поседуваат некои критични својства што не се исти.

РНК содржи четири бази, скратено A, U, G и C, што одговараат на A, T, G и C во ДНК, буквите од генетскиот код. Карико и Вајсман знаеја дека базите во РНК од клетките на цицачите често се хемиски модифицирани, додека ин витро транскрибираната мРНК не е. Тие се запрашале дали отсуството на изменети бази во ин витро транскрибираната РНК може да ја објасни несаканата воспалителна реакција. За да го истражат ова, тие произвеле различни варијанти на мРНК, секоја со уникатни хемиски промени во нивните бази, кои ги доставуваа до дендритичните клетки. Резултатите биле впечатливи: инфламаторниот одговор бил речиси укинат кога базните модификации биле вклучени во мРНК. Ова беше промена на парадигмата во нашето разбирање за тоа како клетките препознаваат и реагираат на различни форми на mRNA. Карико и Вајсман веднаш сфатиле дека нивното откритие има големо значење за користење на мРНК како терапија. Овие основни резултати се објавени во 2005 година, петнаесет години пред пандемијата со ковид.

мРНК содржи четири различни бази, скратено A, U, G и C. Нобеловците открија дека мРНК модифицирана со бази може да се користи за блокирање на активирањето на воспалителните реакции (секреција на сигнални молекули) и зголемување на производството на протеини кога мРНК се доставува до клетките

Во понатамошните студии објавени во 2008 и 2010 година, Карико и Вајсман покажуваат дека испораката на мРНК генерирана со базни модификации значително го зголеми производството на протеини во споредба со немодифицираната mRNA. Ефектот се должи на намаленото активирање на ензимот кој го регулира производството на протеини. Преку нивните откритија дека базните модификации ги намалуваат воспалителните одговори и го зголемуваат производството на протеини, Карико и Вајсман ги елиминираа критичните пречки на патот кон клиничка примена на мРНК.

Интересот за мРНК технологијата почна да расте и во 2010 година неколку компании веќе работеа на развивање на методот. Се работеа истражувања за ефективни вакцини против Зика вирусот и MERS-CoV, вирус којшто е тесно поврзан со вирусот SARS-CoV-2. По избувнувањето на пандемијата со ковид, две базно-модифицирани мРНК вакцини што го кодираат површинскиот протеин на SARS-CoV-2 беа развиени со рекордна брзина и беа пријавени заштитни ефекти од околу 95%. Обете вакцини беа одобрени уште во декември 2020 година.

Импресивната флексибилност и брзината со која може да се развијат мРНК вакцините го отвораат патот за користење на новата платформа и за вакцини против други заразни болести. Во иднина, технологијата може да се користи и за испорака на терапевтски протеини и лекување на некои видови на рак.

Неколку други вакцини против SARS-CoV-2, засновани на различни методологии, исто така беа брзо воведени, а во глобални рамки вкупно беа администрирани повеќе од 13 милијарди дози на вакцини против ковид. Вакцините спасија милиони животи и спречија тешки форми на болеста во многу други случаи, дозволувајќи им на општествата да се отворат и да се вратат во нормални услови. Преку нивните фундаментални откритија за важноста на базните модификации во мРНК, овогодинешните нобеловци критички придонесоа за овој трансформативен развој за време на една од најголемите здравствени кризи на нашето време, се вели во соопштението и објавата од Нобеловиот комитет.

Извор Нобелова награда