Premiul Nobel pentru Medicină pentru Katalin Karikó și Drew Weissman pentru contribuția lor la vaccinurile ARNm împotriva covid-19 – Știință Știri

Juriul Nobel din acest an a considerat că descoperirile celor doi câștigători ai premiului Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină 2023 „au fost esențiale în dezvoltarea vaccinurilor ARNm eficiente împotriva Covid-19 în timpul pandemiei care a început la începutul anului 2020”.

„Descoperirile revoluționare ale biochimiei Katalin Kariko (Szolnok, Ungaria 1955) și imunologul Drew Weissman (Lexington, SUA, 1959) ne-au schimbat radical înțelegerea modului în care ARNm interacționează cu sistemul nostru imunitar”, spune declarația de la Premiile Nobel.

Câștigătorii, ambii cercetători de la Universitatea din Pennsylvania (SUA), „a contribuit la ritmul fără precedent de dezvoltare a vaccinurilor în timpul uneia dintre cele mai mari amenințări la adresa sănătății umane din timpurile moderne”, adaugă aceste surse.

Karikó și Weissman au fost deja câștigători ai Premiul de cercetare Prințesa Asturiei (2021) și Premiul Fundația BBVA Frontierele cunoașterii în biologie și biomedicină (2022), unde a fost recunoscută și contribuția sa la dezvoltarea vaccinurilor împotriva coronavirusului

Vaccinuri înainte de pandemie

Vaccinarea stimulează formarea a răspunsul imun împotriva unui anumit agent patogen. Acest lucru oferă organismului un avantaj în lupta împotriva bolii în cazul expunerii ulterioare. Vaccinurile bazate pe virusuri ucise sau slăbite, cum ar fi cele pentru poliomielita, rujeolă și febra galbenă, sunt disponibile de mult timp. În 1951, Max Theiler A primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină pentru dezvoltarea vaccinului împotriva febrei galbene.

Datorită progreselor biologiei moleculare din ultimele decenii, vaccinurile au fost dezvoltate pe baza unor componente virale individuale, mai degrabă decât pe viruși întregi. Părți ale cod genetic viralcare codifică de obicei proteine ​​găsite pe suprafața virusului, sunt folosite pentru a produce proteine ​​care stimulează formarea de anticorpi care blochează virusul.

Exemple în acest sens sunt vaccinurile împotriva virusului hepatitei B și papilomavirusului uman. O altă posibilitate este de a transfera părți ale codului genetic viral într-un virus purtător inofensiv, un „vector”. Această metodă este utilizată în vaccinurile împotriva virusului Ebola. Când sunt injectate vaccinuri cu vectori, proteina virală selectată este produsă în celulele noastre, stimulând un răspuns imun împotriva virusului țintă.

Metode de producere a vaccinurilor înainte de pandemia covid-19. / © Comitetul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină. / Mattias Karlén

ARNm: o idee promițătoare

În celulele noastre, informația genetică codificată în ADN este transferată către ARN mesager (ARNm), care este folosit ca șablon pentru producția de proteine. Metode eficiente de producere a ARNm fără cultură celulară, numite transcripție, au fost introduse în anii 1980. in vitro.

Acest pas decisiv a accelerat dezvoltarea aplicațiilor biologiei moleculare în diverse domenii. Ideile de utilizare a tehnologiilor ARNm pentru vaccinuri și terapii au luat și ele avânt, dar mai erau obstacole de depășit.

ARNm transcris in vitro a fost considerat instabil și dificil de administrat, necesitând dezvoltarea unor sisteme sofisticate de purtători de lipide pentru a încapsula ARNm. În plus, a provocat reacții inflamatorii. Prin urmare, entuziasmul pentru dezvoltarea tehnologiei ARNm în scopuri clinice a fost inițial limitat.

Marele avans

Karikó și Weissman au observat că celulele dendritice recunosc ARNm transcris in vitro ca substanță străină, care provoacă activarea acesteia și eliberarea de molecule de semnalizare inflamatorie.

Ei s-au întrebat de ce acest ARNm a fost recunoscut ca străin în timp ce cel din celulele de mamifere nu a dat naștere aceleiași reacții. Ambii cercetători și-au dat seama că unele proprietăți critice trebuie să distingă diferitele tipuri de ARN mesager.

ARN-ul conține patru baze, prescurtate A, U, G și C, care corespund cu A, T, G și C în ADN, literele codului genetic. Karikó și Weissman știau că bazele ARN-ului celulelor de mamifere sunt de obicei modificate chimic, în timp ce ARNm transcris in vitro nu este.

Apoi, au pus la îndoială dacă absența bazelor modificate în ARN-ul transcris in vitro ar putea explica reacția inflamatorie nedorită. Pentru a investiga acest lucru, au produs diferite variante de ARNm, fiecare cu modificări chimice unice în bazele lor, pe care le-au administrat celulelor dendritice.

Rezultatele au fost surprinzătoare: răspunsul inflamator aproape a dispărut atunci când au fost incluse modificări la bazele ARNm. Aceasta a fost o schimbare de paradigmă în înțelegerea noastră a modului în care celulele recunosc și răspund la diferite forme de ARNm.

Karikó și Weissman au înțeles imediat că descoperirea lor avea o semnificație profundă pentru utilizarea ARNm ca terapie. Aceste rezultate fundamentale au fost publicate în 2005, cu cincisprezece ani înainte de pandemia de coronavirus.

În studiile ulterioare publicate în 2008 și 2010, cei doi cercetători au arătat că administrarea de ARNm generat cu modificări de bază a crescut semnificativ producția de proteine ​​în comparație cu ARNm nemodificat. Efectul s-a datorat activării mai scăzute a unei enzime care reglează producția de proteine. Datorită descoperirilor sale că modificările bazelor răspunsuri inflamatorii reduse și a crescut producția de proteine, Karikó și Weissman au îndepărtat obstacolele critice pe calea către aplicațiile clinice ale ARNm.

ARNm conține patru baze abreviate diferite: A, U, G și C. Beneficiarii au descoperit că ARNm cu baze modificate poate fi utilizat pentru a bloca activarea reacțiilor inflamatorii (secreția moleculelor de semnalizare) și pentru a crește producția de proteine ​​atunci când ARNm este administrat la celule. / © Comitetul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină. / Mattias Karlén

Adevăratul potențial al vaccinurilor ARNm

Interesul pentru tehnologia ARNm a început să crească, iar până în 2010, mai multe companii lucrau la dezvoltarea metodei. Au fost căutate vaccinuri împotriva virusului Zika și a MERS-CoV; acesta din urmă este strâns legat de SARS-CoV-2.

După izbucnirea pandemiei de Covid-19, două vaccinuri ARNm modificate la bază care codifică proteina de suprafață a SARS-CoV-2 au fost dezvoltate cu o viteză record. Au fost raportate efecte protectoare de aproximativ 95%, iar ambele vaccinuri au fost aprobate încă din decembrie 2020.

Flexibilitatea impresionantă și viteza cu care vaccinurile mARN pot fi dezvoltate deschide calea pentru utilizarea noii platforme pentru vaccinuri împotriva altor boli infecțioase. În viitor, tehnologia ar putea fi folosită și pentru a furniza proteine ​​terapeutice și pentru a trata unele tipuri de cancer.