Przełomowa technologia mRNA, czyli jak zbawić świat

Przyjrzyjmy się faktom

Szczepionka przeciwko COVID-19 wzbudza dużo emocji, a zjawisko to jest o tyle dziwne, że tak naprawdę nie ma tu miejsca na emocje – jest tylko miejsce dla faktów. Rozumiem, że ludzie boją się nowości, rozumiem, że ludzie boją się czegoś, czego nie rozumieją, ale dlaczego zamiast sięgnąć po podręczniki do biologii, dają się wpędzić w sidła teorii spiskowych? Wiem, że Ty czytelniczko/czytelniku szukasz rzetelnych informacji, więc zacznijmy od początku. Dziś skupimy się na technologii mRNA, gdyż dwie szczepionki oparte o nią będą pierwszymi, do których będziemy mieli dostęp. Osobiście mam nadzieję zaszczepić się takową w ciągu najbliższego miesiąca.

1. Co to jest mRNA? Czy może modyfikować genom?

Przypomnijmy sobie, jak przebiega proces tworzenia białek przez komórki ludzkie: genom zawiera „skrypt” dotyczący budowy białek, których potrzebuje komórka. Jednak żeby „skrypt” mógł zostać „przetłumaczony” na konkretne białko, najpierw musi zostać przepisany na język zrozumiały dla rybosomu – komórkowej fabryki białek. mRNA nie dość, że zapisane jest właśnie takim językiem, to dodatkowo jest mobilne i może z jądra przemieścić się do rzeczonej fabryki.

Generalnie komórki stale przepisują swoje geny na mRNA celem syntezy białek. Jest to „one-way-ticket” – mRNA podąża do rybosomu, gdzie jest traktowane jak instrukcja do syntezy białka, a następnie jest degradowane. Czy wyobrażacie sobie bałagan w swoim genomie, gdyby każde mRNA mogło wrócić do jądra i dowolnie modyfikować materiał genetyczny?! To dopiero by było! Na szczęście jest to niemożliwe: po pierwsze ludzki genom składa się z DNA, z którym RNA jest zwyczajnie niekompatybilne; po drugie, żeby przepisać RNA na DNA konieczna jest obecność enzymu odwrotnej transkryptazy, a takowa występuje tylko w nielicznych wirusach, np. HIV. Tak więc mroczne mRNA modyfikujące Twoje geny zwyczajnie nie istnieje.

2. W takim razie jak działa szczepionka mRNA?

Zasadą działania szczepionek jest „zaprezentowanie” układowi odpornościowemu albo osłabionego/zabitego patogenu, albo jego wybranego elementu. W takich bezpiecznych warunkach układ odpornościowy ma nauczyć się reagować na obce antygeny. Ma wtedy szansę skutecznie zwalczyć prawdziwego wroga, gdy ten pojawi się na horyzoncie.

Nowością w szczepionce mRNA jest to, że nie podajemy człowiekowi ani całego patogenu, ani jego fragmentu, a tylko matrycę do stworzenia jednego z elementów – białka kolca (spike protein). Na bazie tej matrycy (mRNA), nasze komórki produkują białko wirusa, co z kolei powoduje reakcję ze strony układu immunologicznego. Ponieważ mRNA jest cząsteczką nietrwałą (w komórkach ludzkich zwykle może przetrwać kilka godzin), to produkcja białka kolca najzwyczajniej ustaje po czasie.

Z badań eksperymentalnych wiemy jednak, że jest dostatecznie długa i intensywna, by zastymulować układ odpornościowy. W kontekście doniesień o mutacjach wirusa i pojawiających się pytaniach, czy trzeba będzie modyfikować szczepionkę – pamiętajcie, że białko kolca zostało wytypowane do szczepionki dlatego, że jest kluczowe dla skutecznej inwazji koronawirusa na ludzkie komórki, a tym samym szansa na zmianę w jego strukturze i „ucieczkę” przed przeciwciałami wytworzonymi po podaniu szczepionki jest niewielka.

Oczywiście, jak to w biologii możliwe są wszystkie scenariusze, ale naukowcy wybierając białko do szczepionki celowali w to, które teoretycznie powinno być najbardziej stabilne.

3. Jak to jest możliwe, żeby stworzyć szczepionkę w ciągu roku?

Żeby zrozumieć, jak to jest możliwe, że szczepionka na COVID-19 powstała w bezprecedensowo krótkim czasie, musimy uświadomić sobie, że cały świat w jednej chwili przekierował wszystkie siły i środki na rozwiązanie problemu, jakim jest COVID-19. Wszystkie formalności, przestoje, analizy ekonomiczne zostały skrócone do minimum.

Kolejnym kluczowym elementem, które pozwoliło na tak szybkie działania jest fakt, że technologia tworzenia szczepionek mRNA tak naprawdę jest swego rodzaju platformą. W mRNA możemy zakodować dowolnie wybrane białko, jeśli tylko znamy jego sekwencję – a w ostatnich latach techniki w biologii molekularnej poszły bardzo mocno do przodu i sekwencjonowanie, które kiedyś zajmowało lata, teraz trwa dni. Kiedyś, żeby stworzyć szczepionkę trzeba było temu poświęcić znacznie więcej czasu i wysiłku, bo w porównaniu do technologii mRNA używano metod, które były jak… jazda na osiłku, gdy można jechać lamborghini.

Mówiąc krótko: wcześniej „na piechotę” osłabiano patogeny lub oczyszczano ich elementy, by móc skonstruować z nich szczepionkę, teraz do mRNA można wstawić sekwencję nukleotydową kodującą dowolnie wybrane białko. I można to robić na wielką skalę, co w sytuacji pandemii jest niesamowicie ważne. Platforma do tworzenia szczepionek mRNA jest piękną, uniwersalną metodą, nad którą prace trwały wiele lat.

Pierwsze badania nad wprowadzeniem do organizmów żywych cząsteczek mRNA z zewnątrz odbyły się już w latach 90’. Na przestrzeni ostatnich lat prowadzono badania nad szczepionkami mRNA przeciwko eboli, grypie, wirusowi zika, SARS, MERS …. Na ludziach testowano tę technologię m.in.w immunoterapii nowotworów; odbyło się 3-letnie badanie kliniczne na grupie 100 osób z szczepionką mRNA przeciwko wściekliźnie – w badaniu tym wykazano bezpieczeństwo szczepienia.

I choć badania szczepionki mRNA przeciwko COVID-19 na ludziach są pierwszymi na tak wielką skalę, zarówno doświadczenia z przeszłości, jak i wyniki bieżących badań wskazują na bardzo dobry profil bezpieczeństwa tych szczepionek. Z doświadczeń z innymi powszechnie używanymi szczepionkami nieżywymi wiemy też, że jeśli jakiekolwiek działania niepożądane mają się ujawnić, to dzieje się to raczej szybko – w ciągu kilku tygodni.