zprávy

Práce na výrobě vakcíny je často popisována jako nevděčná. Slovy Billa Foegeho, jednoho z nejlepších světových lékařů veřejného zdraví: „Nikdo vám nepoděkuje za to, že jste ho zachránili před nemocí, o které nikdy nevěděl, že ji má.“

Lékaři veřejného zdraví však tvrdí, že návratnost investic je extrémně vysoká, protože vakcíny zabraňují úmrtí a invaliditě, zejména u dětí. Proč tedy nevyrábíme vakcíny proti více nemocem, kterým lze očkováním předcházet? Důvodem je, že vakcíny musí být účinné a bezpečné, aby je bylo možné použít u zdravých lidí, což proces vývoje vakcín zdlouhavý a obtížný.

Před rokem 2020 byla průměrná doba od počátečního konceptu po registraci vakcín 10 až 15 let, přičemž nejkratší doba byla čtyři roky (vakcína proti příušnicím). Vývoj vakcíny proti COVID-19 za 11 měsíců je proto mimořádný výkon, který byl umožněn díky letům základního výzkumu nových vakcinačních platforem, zejména mRNA. Mezi nimi jsou obzvláště důležité příspěvky Drewa Weissmana a Dr. Katalin Kariko, držitelů ceny Lasker Clinical Medical Research Award za rok 2021.

Princip nukleokyselinových vakcín vychází z centrálního zákona Watsona a Cricka, že DNA se přepisuje do mRNA a mRNA se překládá do proteinů. Téměř před 30 lety bylo prokázáno, že zavedení DNA nebo mRNA do buňky nebo jakéhokoli živého organismu bude exprimovat proteiny určené sekvencemi nukleových kyselin. Krátce poté byl koncept nukleokyselinové vakcíny validován poté, co se ukázalo, že proteiny exprimované exogenní DNA indukují ochrannou imunitní odpověď. Reálné aplikace DNA vakcín byly však omezené, zpočátku kvůli bezpečnostním obavám spojeným s integrací DNA do lidského genomu a později kvůli obtížím s navýšením efektivního dodávání DNA do jádra.

Naproti tomu mRNA, ačkoli je náchylná k hydrolýze, se zdá být snadněji manipulovatelná, protože mRNA funguje v cytoplazmě, a proto nemusí doručovat nukleové kyseliny do jádra. Desítky let základního výzkumu Weissmana a Kariko, zpočátku v jejich vlastní laboratoři a později po udělení licence dvěma biotechnologickým společnostem (Moderna a BioNTech), vedla k tomu, že se mRNA vakcína stala realitou. Co bylo klíčem k jejich úspěchu?

Překonali několik překážek. mRNA je rozpoznávána receptory pro rozpoznávání vzorců vrozeného imunitního systému (obr. 1), včetně členů rodiny Toll-like receptorů (TLR3 a TLR7/8, které vnímají dvouvláknovou a jednovláknovou RNA), a kyselina retinová indukuje dráhu proteinu genu I (RIG-1), což následně indukuje zánět a buněčnou smrt (RIG-1 je cytoplazmatický receptor pro rozpoznávání vzorců, rozpoznává krátkou dvouvláknovou RNA a aktivuje interferon typu I, čímž aktivuje adaptivní imunitní systém). Injekce mRNA zvířatům tedy může způsobit šok, což naznačuje, že množství mRNA, které lze použít u lidí, může být omezeno, aby se předešlo nepřijatelným vedlejším účinkům.

Aby Weissman a Kariko prozkoumali způsoby, jak snížit zánět, rozhodli se pochopit, jak receptory rozpoznávání vzorců rozlišují mezi RNA odvozenou od patogenu a svou vlastní RNA. Pozorovali, že mnoho intracelulárních RNA, jako například bohaté ribozomální RNA, bylo vysoce modifikováno, a spekulovali, že tyto modifikace umožnily jejich vlastním RNA uniknout imunitnímu rozpoznání.

Klíčový průlom nastal, když Weissman a Kariko prokázali, že modifikace mRNA pseudouridinem namísto ouridinu snižuje imunitní aktivaci a zároveň si zachovává schopnost kódovat proteiny. Tato modifikace zvyšuje produkci proteinů až 1000krát oproti nemodifikované mRNA, protože modifikovaná mRNA uniká rozpoznání proteinkinázou R (senzorem, který rozpoznává RNA a poté fosforyluje a aktivuje faktor iniciace translace eIF-2α, čímž zastavuje translaci proteinů). Modifikovaná mRNA pseudouridinem je základem licencovaných mRNA vakcín vyvinutých společnostmi Moderna a Pfizer-Biontech.

Konečným průlomem bylo určení nejlepšího způsobu, jak zabalit mRNA bez hydrolýzy a jak ji nejlépe dopravit do cytoplazmy. V různých vakcínách proti jiným virům bylo testováno několik formulací mRNA. V roce 2017 klinické důkazy z těchto studií prokázaly, že zapouzdření a dodání mRNA vakcín s lipidovými nanočásticemi zvyšuje imunogenicitu a zároveň zachovává zvládnutelný bezpečnostní profil.

Podpůrné studie na zvířatech ukázaly, že lipidové nanočástice cílí na antigen prezentující buňky v drenážních lymfatických uzlinách a napomáhají reakci indukcí aktivace specifických typů folikulárních pomocných CD4 T buněk. Tyto T buňky mohou zvýšit produkci protilátek, počet dlouhověkých plazmatických buněk a stupeň odpovědi zralých B buněk. Dvě v současnosti schválené mRNA vakcíny proti COVID-19 používají formulace lipidových nanočástic.

Naštěstí k těmto pokrokům v základním výzkumu došlo před pandemií, což farmaceutickým společnostem umožnilo stavět na jejich úspěchu. mRNA vakcíny jsou bezpečné, účinné a hromadně vyráběné. Bylo podáno více než 1 miliarda dávek mRNA vakcíny a zvýšení produkce na 2–4 ​​miliardy dávek v letech 2021 a 2022 bude klíčové pro globální boj proti COVID-19. Bohužel existují značné nerovnosti v přístupu k těmto nástrojům, které zachraňují životy, přičemž mRNA vakcíny se v současnosti podávají převážně v zemích s vysokými příjmy. A dokud produkce vakcín nedosáhne svého maxima, nerovnost bude přetrvávat.

Obecněji řečeno, mRNA slibuje nový úsvit v oblasti vakcinologie a dává nám příležitost předcházet dalším infekčním onemocněním, jako je zlepšení vakcín proti chřipce a vývoj vakcín proti nemocem, jako je malárie, HIV a tuberkulóza, které zabíjejí velké množství pacientů a jsou relativně neúčinné konvenčními metodami. Nemoci, jako je rakovina, které byly dříve považovány za obtížně léčitelné kvůli nízké pravděpodobnosti vývoje vakcíny a potřebě personalizovaných vakcín, lze nyní zvážit pro vývoj vakcín. mRNA se netýká jen vakcín. Miliardy dávek mRNA, které jsme dosud injekčně aplikovali pacientům, prokázaly svou bezpečnost a připravily cestu pro další RNA terapie, jako je substituce proteinů, RNA interference a genová editace CRISPR-Cas (pravidelné shluky interspaced krátkých palindromických repetic a souvisejících Cas endonukrenáz). RNA revoluce právě začala.

Weissmanovy a Karikoiny vědecké úspěchy zachránily miliony životů a Karikiina kariérní cesta se posouvá vpřed, ne proto, že by byla jedinečná, ale proto, že je univerzální. Jako obyčejná občanka z východoevropské země imigrovala do Spojených států, aby si splnila své vědecké sny, ale musela se potýkat s americkým systémem stálých pracovních míst, roky nejistého financování výzkumu a degradací. Dokonce souhlasila se snížením platu, aby mohla laboratoř fungovat a pokračovat ve svém výzkumu. Karikiina vědecká cesta byla obtížná, a mnoho žen, imigrantů a menšin pracujících v akademické sféře ji zná. Pokud jste někdy měli to štěstí setkat se s Dr. Kariko, ztělesňuje pokoru; možná to jsou právě těžkosti její minulosti, které ji drží při zemi.

Tvrdá práce a velké úspěchy Weissmana a Kariko představují každý aspekt vědeckého procesu. Žádné kroky, žádné míle. Jejich práce je dlouhá a namáhavá, vyžaduje houževnatost, moudrost a vizi. I když nesmíme zapomínat, že mnoho lidí na celém světě stále nemá přístup k vakcínám, ti z nás, kteří máme to štěstí, že jsme se nechali očkovat proti COVID-19, jsme vděční za ochranné účinky vakcín. Gratuluji dvěma vědcům z řad základních vědců, jejichž vynikající práce umožnila mRNA vakcíny stát se skutečností. Připojuji se k mnoha dalším a vyjadřuji jim svou nekonečnou vděčnost.