„Prace badawcze dotyczące zastosowań mRNA w medycynie prowadzone są od lat. Na świecie trwa już kilkaset badań klinicznych z tego zakresu. Do stycznia 2020 r. nie była jednak na świecie dopuszczona żadna terapia wykorzystująca mRNA. Dopiero pandemia i prace nad szczepionką mRNA przeciw COVID-19 dokonały przełomu w zakresie akceptacji nowych terapii. Udało się pokazać, że mogą być one skuteczne i bezpieczne. A do tego niezbędne. Agencje dopuszczające nowe leki przyspieszyły więc prace nad prawodawstwem dopuszczającym stosowanie mRNA w medycynie. A dzięki temu uchyliły się drzwi dla kolejnych nowych terapii” – mówi w rozmowie z PAP chemik prof. Jacek Jemielity z Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego, który zajmuje się badaniami dotyczącymi mRNA.
mRNA – co to jest?
Informacyjny RNA czy też matrycowy RNA (mRNA) powstaje w jądrze komórki. To skopiowany z DNA fragment kodu, w którym znajduje się przepis na budowę konkretnego białka czy peptydu. Kiedy mRNA opuszcza jądro komórki, trafia do rybosomów, których zadaniem jest wyprodukowanie z tego przepisu zadanego białka.
Okazuje się jednak, że taki przepis na białko można dostarczyć do komórki z zewnątrz – w postaci syntetycznego, z góry zaprojektowanego mRNA. A przez to sprawić, że komórka zacznie w swoich rybosomach produkować białka, których nie miało w planach.
W przypadku szczepionki mRNA przeciw COVD-19 w komórkach dendrytycznych powstaje w ten sposób nietypowe, nie mające zastosowania w komórce białko. Ono – lub jego części – są prezentowane potem na zewnątrz komórki. A układ odpornościowy uczy się, jak rozpoznawać patogeny zawierające takie białko i jak je niszczyć lub obezwładniać. Przez co zyskuje wprawę w rozpoznawaniu białek charakterystycznych dla koronawirusa.
Zastosowanie mRNA w szczepionkach
Najłatwiej o zastosowanie badań nad mRNA w szczepionkach, bo tam są potrzebne naprawdę niewielkie ilości tej substancji. „W szczepionce przeciw COVID-19 zawarte jest zaledwie 30 mikrogramów mRNA. To mniej niż kryształek cukru. A do samych komórek dostaje się tylko niewielka tego część. To jednak wystarcza, aby aktywować układ immunologiczny” – zwraca uwagę naukowiec.
Wymienia, że szczepionka na COVID-19 to nie wszystko. Trwają już badania nad innymi tzw. prewencyjnymi szczepionkami mRNA, w tym przeciw wirusom: Zika, cytomegalii, wścieklizny. Ale i przeciw chorobom bakteryjnym – choćby przeciw gruźlicy.
Są też jednak prowadzone prace nad zupełnie nowym rodzajem szczepionek – tzw. szczepionkami leczniczymi, które aktywują układ odpornościowy do walki przeciw zaistniałej już chorobie. Trwają więc już testy nad szczepionkami mRNA przeciw nowotworom. Szczepionka taka ma pomagać organizmowi rozpoznawać komórki nowotworowe i je niszczyć. W takich badaniach szuka się zmutowanych białek, które są prezentowane na zewnątrz komórek nowotworowych. I dostarcza się komórkom przepisu na ich produkcję. Dzięki temu organizm uczy się zwalczać komórki prezentujące takie białka.
Zastosowań terapeutycznych mRNA jest więcej – to choćby leczenie rzadkich chorób genetycznych, np. metabolicznych, takich jak mukowiscydoza, fenyloketonuria. A więc choroby, gdzie jedno z białek produkowane jest z defektem.
Są już też pomysły, żeby mRNA zastosować w regeneracji mięśnia sercowego osób po zawale. W tym wypadku w mRNA kodowany byłby czynnik białkowy odpowiedzialny za tworzenie naczyń krwionośnych. A dzięki niemu mięsień sercowy szybciej ma się regenerować. Trwają też badania kliniczne dotyczące zastosowania mRNA w terapii rdzeniowego zaniku mięśni.
„Tradycyjna medycyna ona opiera się głównie o związki małocząsteczkowe, które wpływają na aktywność białek. Ale jeśli potrzebnych białek w komórce nie ma lub mają one jakiś defekt, nie można wpływać na ich aktywność. I tu szansą jest właśnie zastosowanie mRNA” – podsumowuje uwagę prof. Jemielity.
Badania z wykorzystaniem mRNA nie byłyby na tak wysokim etapie, gdyby nie nastąpiło w poprzednich latach kilka przełomów technologicznych związanych z badaniami mRNA.
I tak np. naukowcy wypracowali sposoby na to, jak przedłużać życie mRNA, która jest w organizmie cząsteczką bardzo niestabilną. A do tego trzeba było zrozumieć, jak mRNA ulega degradacji i jak jej trwałość wydłużyć. Rozwiązania z tego zakresu wypracowywał właśnie zespół prof. Jemielitego.
Giganci pracują nad wykorzystaniem mRNA
Rozmówca PAP informuje, że licencję jego zespołu na jedną z technologii przedłużania życia mRNA, wykupił BioNTech (to firma, która wspólnie z Pfizerem produkuje teraz szczepionkę przeciw COVID-19). „W szczepionkach przeciw COVID-19 niestety nie zastosowano naszej technologii. Wiemy natomiast, że w zeszłym roku we wszystkich badaniach klinicznych związanych ze szczepionkami onkologicznymi firmy BioNTech, nasza technologia była wykorzystywana” – mówi prof. Jemielity.
Innym przełomem w badaniach nad mRNA był na świecie sposób na oczyszczanie mRNA (tak, by nie było w nim zawartych substancji toksycznych, jak dwuniciowego RNA). Następną sprawą było to, jak dostarczać mRNA do komórek w sposób bezpieczny dla organizmu. I tak, by samo mRNA nie było zwalczane przez układ odpornościowy (ale białko zakodowane przez to mRNA – już owszem). Naukowcy musieli też wypracować sposób na to, by organizm, kiedy dostarczy mu się syntetyczne mRNA, szybko i sprawnie produkował białko tam zakodowane – i to w całkiem dużych ilościach.
„Wierzę, że dopuszczenie mRNA do zastosowań będzie pozytywnym efektem pandemii koronawirusa. I że kolejna dekada będzie stała pod znakiem terapeutycznego mRNA” – podsumowuje prof. Jemielity. (PAP)
Autorka: Ludwika Tomala
Czytaj też:
Eksperci WHO pojawili się w Wuhan. Przedstawili pierwsze wnioski