La nivel mondial, peste 5 milioane de oameni au murit din cauza Covid-19 până în acest moment. Din fericire, acum există vaccinuri împotriva COVID-19 care pot preveni formele severe de boală. Vaccinurile bazate pe ARN m ( mesager) sunt eficiente în proporție de aproximativ 95%. Ele se bazează pe o tehnologie care ar revoluționa practica terapeutică.
Pe 23 decembrie 2020, ca parte a unui impuls publicitar pentru a încuraja oamenii să se vaccineze împotriva Covid-19, Universitatea din Pennsylvania a lansat imagini cu doi cercetători care au dezvoltat știința din spatele celor două prime vaccinuri recent autorizate (Pfizer și Moderna). Katalin Karikó și Drew Weissman apăreau în timp ce erau imunizați. Vaccinurile, au folosit o tehnică bazată pe ARN mesager și au fost fabricate și testate în mai puțin de un an, datorită descoperirilor făcute de acești oameni de știință cu 20 de ani în urmă.
În clipul promoțional, niciunul nu vorbește și nici nu zâmbește în timp ce o asistentă medicală le introduce doza de vaccin în brațe. Weissman, care este medic și om de știință din 1987, a fost întrebat ulterior de jurnaliști la ce se gândea în acel moment. „Întotdeauna mi-am dorit să dezvolt ceva care să-i ajute pe oameni. Când mi-au înfipt acul în braț, mi-am spus: Cred că în sfârșit am făcut-o”, a răspuns omul de știință.
COVID-19 a ucis peste 5 milioane de oameni la nivel global până acum , iar numărul deceselor crește pe zi ce trece. Inclusiv pe unii dintre prietenii din copilărie ai lui Weissman această boală i-a răpus. Până acum, campania de vaccinare din SUA s-a bazat în întregime pe vaccinuri dezvoltate de Moderna Therapeutics din Cambridge, Massachusetts și BioNTech din Mainz, Germania, în parteneriat cu Pfizer. Ambele folosesc descoperirile lui Weissman și Karikó. Laboratorul lui Weissman primește finanțare de la BioNTech, iar Karikó lucrează acum la companie.
Spre deosebire de vaccinurile tradiționale, care folosesc virusuri vii, inactivate sau părți din învelișul în care virusurile se află pentru a antrena sistemul imunitar al organismului, noile vaccinuri folosesc ARN mesager – moleculă intermediară de scurtă durată care, în celulele noastre, transmite copii genelor care ghidează producerea proteinelor.
Mesajul pe care vaccinul îl adaugă celulelor oamenilor este împrumutat de la coronavirus însuși – instrucțiunile pentru proteina asemănătoare coroanei, numită „vârf” (spike), pe care o folosește pentru a pătrunde în celule. Această proteină singură nu poate îmbolnăvi o persoană; în schimb, provoacă un răspuns imunitar puternic care, în studii clinice elaborate încheiate în decembrie anul trecut, a prevenit aproximativ 95% din cazurile de Covid-19.
Descoperirea vaccinului înseamnă nu doar speranța de-a opri pandemia de COVID-19, ci și o nouă abordare privind descoperirea de noi medicamente.
În viitorul apropiat, cred cercetătorii, se va ajunge la crearea de vaccinuri împotriva herpesului, malariei, vaccinuri mai bune împotriva gripei și, dacă SARS-COV-2 continuă să sufere mutații, vaccinuri actualizate împotriva coronavirusului.
Dar cercetătorii văd și un viitor dincolo de vaccinuri. Ei cred că tehnologia va permite soluții pentru cancer, siclemie și poate chiar HIV.
Covid-19 a apărut exact când tehnologia ARN mesager era gata.
Pentru Weissman și Karikó, succesul vaccinurilor împotriva Covid nu este o surpriză, ci o validare a muncii lor. „Lucrăm la asta de peste 20 de ani. Am știut întotdeauna că ARN-ul va fi un instrument terapeutic semnificativ”, a mărturisit Weissman.
Cu toate acestea, în ciuda celor două decenii de cercetare, ARN-ul mesager nu a fost niciodată utilizat în niciun medicament comercializat până anul trecut.
În decembrie 2019, au apărut primele rapoarte din Wuhan, China, despre o pneumonie înfricoșătoare și transmisibilă, care provine cel mai probabil de la un virus al liliecilor. Cenzorii guvernului chinez au încercat la început să ascundă focarul, dar pe 10 ianuarie 2020, un om de știință din Shanghai a postat online codul genetic al germenului printr-un contact din Australia. Virusul se mișca deja rapid, ,,zburând” în avioane și ajungând în Hong Kong și Thailanda. Dar informația genetică s-a mutat și mai repede. A ajuns în Mainz, la sediul BioNTech, și în Cambridge, la Moderna, unde unii cercetători au obținut citirea ca fișier Microsoft Word.
Oamenii de știință de la Moderna, o biotehnologie specializată în ARN mesager, au reușit să proiecteze un vaccin pe hârtie în 48 de ore, cu 11 zile înainte ca SUA să aibă chiar primul caz înregistrat. În termen de șase săptămâni, Moderna a avut doze gata pregătite pentru a le testa pe animale.
Spre deosebire de majoritatea medicamentelor biotehnologice, ARN-ul nu este produs în fermentatoare sau celule vii – este produs în recipiente de plastic cu substanțe chimice și enzime. Deoarece nu a existat niciodată un medicament ARN mesager pe piață până acum, nu a existat nicio fabrică și nici un lanț de aprovizionare.
Stéphane Bancel, CEO-ul Moderna, în decembrie 2020, chiar înainte ca Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente (FDA) să autorizeze vaccinul companiei sale, se simțea încrezător în ceea ce privește vaccinul, dar era îngrijorat referitor la asigurarea unui număr suficient de doze. Moderna a promis că va face până la un miliard de doze în 2021.
,,Imaginați-vă că Henry Ford scoate primul Model T de pe linia de producție, doar pentru a ni se spune că lumea are nevoie de un miliard dintre ele”, spunea Stéphane Bancel, care a mărturisit că boala Covid-19 a apărut exact când tehnologia ARN mesager era gata, o „aberație a istoriei”. Cu alte cuvinte, am avut noroc, iar munca lui Drew Weissman a dus la vaccinuri de succes împotriva Covid-19.
Prima încercare de a folosi ARN mesager sintetic pentru a face ca un animal să producă o proteină a fost în 1990. A funcționat, dar a apărut o mare problemă în curând. Injecțiile administrate la șoareci, i-a îmbolnăvit. „Blana lor devine ciufulită. Pierd în greutate, nu mai aleargă. Dați-le o doză mare și vor muri în câteva ore. Ne-am dat seama rapid că ARN-ul mesager nu era utilizabil”, spunea Weissman.
Vinovatul a fost inflamația. De-a lungul a câteva miliarde de ani, bacteriile, plantele și mamiferele au evoluat pentru a identifica materialul genetic din virusuri și a reacționa la el. Următorul pas al lui Weissman și Karikó, care „a durat ani”, a fost să identifice modul în care celulele recunosc ARN-ul străin.
După cum au descoperit, celulele sunt pline cu molecule sensibile care disting ARN-ul de cel al unui virus. Dacă aceste molecule recunosc genele virale, ele declanșează o furtună de molecule imunitare numite citokine care țin virusul la distanță, în timp ce corpul învață să-i facă față. „Este nevoie de o săptămână pentru a produce un răspuns cu anticorpi; ceea ce te ține în viață pentru acele șapte zile sunt acești senzori”, spune Weissman. Dar un val prea puternic de citokine sau „furtună de citokine” cum a fost denumită de medici poate ucide.
Momentul ,,eureka” a fost când cei doi oameni de știință au stabilit că ar putea evita reacția imună folosind blocuri de construcție modificate chimic pentru a produce ARN. Și ideea lor a funcționat. Curând după aceea, la Cambridge, un grup de antreprenori a început să înființeze Moderna Therapeutics pentru a construi pe progresul lui Weissman.
Vaccinurile nu au fost concentrarea lor. La înființarea companiei în 2010, liderii săi și-au imaginat că ar putea folosi ARN-ul pentru a înlocui proteinele injectate care alcătuiesc cea mai mare parte a farmacopeei biotehnologice, producând în esență medicamente în interiorul celulelor pacientului dintr-un model de ARN.
„Ne întrebam dacă am putea transforma un om într-un bioreactor?” a afirmat Noubar Afeyan, cofondatorul și președintele companiei și șeful Flagship Pioneering, o firmă care înființează companii biotehnologice.
Dacă da, compania ar putea numi cu ușurință 20, 30 sau chiar 40 de medicamente care ar merita înlocuite. Dar Moderna lupta cum să ducă ARN-ul mesager către celulele potrivite din organism și fără a avea prea multe efecte secundare. Oamenii de știință au aflat, de asemenea, că administrarea de doze repetate, care ar fi necesară că un factor de coagulare care se administrează lunar, va fi o problemă. „Am găsit că a funcționat o dată, apoi a două oară mai puțin și apoi a treia oară chiar mai puțin. A fost o problemă și încă mai este”, spune Afeyan.
Ce fel de medicament ai putea da o dată și totuși să aibă un impact mare? Răspunsul a devenit în cele din urmă evident: un vaccin. Cu un vaccin, aportul inițial de proteine ar fi suficient pentru a antrena sistemul imunitar în moduri care ar putea dura ani sau toată viața.
,,O a două întrebare majoră a fost cum să împachetăm moleculele delicate de ARN, care durează doar câteva minute dacă sunt expuse”, a explicat Weissman care a încercat 40 de purtători diferiți, inclusiv picături de apă, zahăr și proteine din spermă de somon. Era ca și cum Edison ar fi căutat filamentul potrivit pentru a face o lampă electrică. „Am încercat aproape orice au publicat oamenii”, spune el. Cele mai promițătoare au fost nanoparticulele făcute dintr-un amestec de grăsimi. Dar acestea au fost invenții comerciale secrete și încă stau la baza litigiilor privind brevetele.
Când în sfârșit a găsit, i-a plăcut ceea ce a văzut. „Am avut ceea ce mi-am dorit într-un medicament. Potență mare, fără evenimente adverse”, a afirmat Weissman.
Andrew Lo, profesor la MIT, spune că majoritatea vaccinurilor pierd bani. Motivul este că multe doze se vând pentru o „fracțiune din valoarea lor economică”. Guvernele vor plăti 100.000 de dolari pentru un medicament împotriva cancerului care adaugă o lună la viața unei persoane, dar vor să plătească doar 5 dolari pentru un vaccin care poate proteja definitiv împotriva unei boli infecțioase. Lo a calculat că programele de vaccinare pentru amenințări emergente precum Zika sau Ebola, unde focarele apar și dispar, ar oferi o rentabilitate medie de -66%. „Modelul economic pentru vaccinuri este rupt”, spune el.
Pe de altă parte, vaccinurile sunt mai previzibile. Când echipa lui Lo a analizat mii de studii clinice, a descoperit că programele de vaccinare au adesea succes. Aproximativ 40% dintre candidații la vaccin în testele de eficacitate, cunoscute ca studii clinice de fază 2, s-au dovedit a fi de succes, cu o rată de 10 ori mai mare decât cea a medicamentelor pentru cancer.
În martie 2020, când noile vaccinuri începeau să fie utilizate la oameni, scepticii spuneau că ARN-ul mesager era încă o tehnologie nedovedită.
Este ARN mesager cu adevărat un vaccin mai bun? Răspunsul pare a fi un DA răsunător. Există unele efecte secundare, dar ambele vaccinuri au o eficacitate de aproximativ 95%, un record până acum neegalat de alte vaccinuri împotriva Covid-19 și un rezultat mult mai bun decât performanța vaccinurilor antigripale.
„Acest lucru ar putea schimbă modul în care facem vaccinuri de aici încolo”, spune Ron Renaud, CEO al Translate Bio, o companie care lucrează cu această tehnologie.
Eficacitatea vaccinurilor și ușurința cu care pot fi reprogramate i-au determinat pe cercetători să încerce și pentru HIV, herpes și malarie – bolile pentru care nu există încă un vaccin de succes. De asemenea, sunt în plan: vaccinuri „universale” împotriva gripei și ceea ce Weissman numește un vaccin „pan-coronavirus” care ar putea oferi protecție de bază împotriva a mii de agenți patogeni din acea categorie, care au dus nu numai la Covid-19, ci, înainte de aceasta, la infecția SARS și probabil alte pandemii de-a lungul istoriei.
Primăvara trecută, Bancel a început să solicite guvernului american să plătească pentru centrele de producție vaste pentru a produce ARN mesager. El și-a imaginat o „megafabrică” pe care „companiile ar putea să o folosească pe timp de pace”, dar care ar putea fi reorientată rapid pentru a produce vaccinuri în timpul următoarei pandemii.
,,Această ar fi asigurarea împotriva unui scenariu de coșmar al unui germen care se răspândește la fel de repede precum Covid, dar are o rată de mortalitate de 50% ca Ebola. Dacă guvernele cheltuiesc miliarde pe arme nucleare pe care speră să nu le folosească niciodată, atunci ar trebui să ne echipăm astfel încât acest lucru să nu se mai întâmple niciodată”, a argumentat Bancel în aprilie, urmând ca la finalul lunii Guvernul să-i ofere aproape 500 de milioane de dolari pentru a-și dezvolta vaccinul și a extinde producția.
Ce va fi dincolo de vaccinuri?
Unii cercetători se așteaptă ca Moderna și BioNTech să revină la planurile lor inițiale, cum ar fi tratarea unor afecțiuni mai cunoscute precum: bolile cardiovasculare, cancerul sau bolile rare genetice.
„Deși există o mulțime de potențiale aplicații terapeutice pentru ARNm sintetic, în principiu, în practică, problema furnizării unor cantități suficiente de ARNm la locul potrivit în organism va fi o provocare uriașă și posibil de netrecut în majoritatea cazurilor”, spune Luigi Warren, un antreprenor din biotehnologie care a derulat cercetări cu nucleul de cercetători de la Moderna.
La sfârșitul anului 2019, înainte de pandemia de Covid-19, Institutele Naționale de Sănătate din SUA (NIH) și Fundația Bill și Melinda Gates au anunțat că vor cheltui 200 de milioane de dolari pentru a dezvolta terapii genetice la prețuri accesibile în Africa sub-sahariană.
Gates și NIH nu au spus cum vor face astfel de tratamente de ultimă oră ieftine și ușor de utilizat, dar Weissman crede că planul poate depinde de utilizarea ARN-ului mesager pentru a adăuga instrucțiuni pentru instrumente de editare genetică precum CRISPR în corpul unei persoane, efectuând modificări permanente ale genomului.
În prezent, terapia genică este complexă și costisitoare. Din 2017, mai multe tipuri au fost aprobate în SUA și Europa. Un tratament pentru orbire, în care virusurile transportă o nouă genă la retină, costă 425.000 de dolari per ochi. Intellia Therapeutics testează un tratament care împachetează CRISPR în ARN și apoi într-o nanoparticulă, cu care speră să vindece o boală hepatică moștenită. Compania a testat medicamentul pe un pacient pentru prima dată în 2020.
Dar Weissman spune că intenționează să folosească această tehnică pentru a încerca să vindece siclemia, o formă de anemie cu celule în formă de seceră. De asemenea, lucrează cu cercetători care sunt gata să testeze pe maimuțe dacă celulele imune numite celule T pot fi proiectate pentru a distruge HIV și a vindeca acea infecție, o dată pentru totdeauna.
Moderna și BioNTech și-au vândut vaccinurile împotriva Covid-19 pentru 20-40 USD pe doză. Dacă acesta ar fi și costul modificării genetice? Nu se știe încă. Dar Weissman crede că ARN mesager „are un viitor incredibil”.
Sursă: https://www.technologyreview.com/2021/02/05/1017366/messenger-rna-vaccines-covid-hiv/
Traducere și adaptare Alexandra Mănăilă
