Metoda Karikó i Weissmana

Werdykt Zgromadzenia Noblowskiego w dziedzinie fizjologii lub medycyny tym razem nie był zaskoczeniem. O docenieniu wykorzystania technologii z użyciem stabilnego mRNA w celach terapeutycznych i profilaktycznych mówiło się już w ubiegłym roku – pisze Lidia Sulikowska.

Tegorocznymi laureatami medycznego Nobla zostali węgierska biochemiczka Katalin Karikó i amerykański immunolog Drew Weissman za „odkrycia dotyczące modyfikacji zasad nukleozydów, które umożliwiły wytworzenie skutecznych szczepionek mRNA przeciwko COVID-19”.

Naukowcy rozpoczęli współpracę w 1998 r. na Uniwersytecie Pensylwanii (USA). Ich zainteresowania dotyczyły wykorzystania mRNA w celach terapeutycznych. Problemem była jednak niestabilność i transport tych cząsteczek do komórek. Badania Karikó i Weissmana koncentrowały się na modyfikacji mRNA, a następnie dostarczaniu ich do komórek w nanocząsteczkach lipidowych – tak aby były one wysoce stabilne, nie wywoływały stanu zapalnego w organizmie, a powstałe na ich podstawie białka dawały oczekiwaną odpowiedź immunologiczną.

Przełomowe wyniki opublikowali w 2005 r., piętnaście lat przed pandemią COVID-19, kolejne w latach 2008 i 2010. Niedługo później kilka firm rozpoczęło badania kliniczne z wykorzystaniem technologii mRNA przy opracowywaniu szczepionek – m.in. przeciwko wirusowi Zika. Po wybuchu pandemii COVID-19 sięgnięto po nią, by opracować szczepionki przeciwko SARS-CoV-2.

– Pierwsze szczepionki były oparte na całych mikroorganizmach, potem na białkach, a najnowocześniejsze wykorzystywały już mechanizm transkrypcji i translacji, czyli były oparte na DNA. W tych ostatnich szczepionkach komórka musiała zrobić wszystko, żeby wyprodukować białko, które wywoła reakcję immunologiczną. W metodzie Karikó i Weissmana udało się ten proces skrócić – jako szczepionkę podajemy tylko stosunkowo krótką cząsteczkę mRNA.

Cały trick polegał na tym, żeby ta cząsteczka była stabilna. Normalnie cząsteczki mRNA należą do cząsteczek dość niestabilnych i trudno byłoby wyprodukować na ich podstawie taką ilość białka, która zdążyłaby wywołać reakcję immunologiczną w organizmie.

Nagroda Nobla jest między innymi właśnie za to, że udało się ustabilizować cząsteczki mRNA, podać je do organizmu i wywołać odpowiedź immunologiczną. Dzięki temu, że mRNA można łatwo zsyntetyzować, możliwe staje się przygotowanie całego wachlarza rozmaitych szczepionek i stosunkowo szybką reakcję na zmienność mikroorganizmu – tłumaczy prof. dr hab. Katarzyna Tońska z Instytutu Genetyki i Biotechnologii Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego.

Zgromadzenie Noblowskie Instytutu Karolińskiego w Sztokholmie podkreśliło, że dokonania Karikó i Weissmana odegrały kluczową rolę w opracowaniu skutecznych szczepionek mRNA przeciwko COVID-19. Dzięki tej metodzie można było przygotować dużą liczbę szczepionek w rekordowo krótkim czasie.

Metoda Karikó i Weissmana może być w przyszłości wykorzystywana również w terapiach opartych na mRNA, w tym antynowotworowych. – Imponująca elastyczność i szybkość, z jaką można opracowywać szczepionki mRNA, otwierają drogę do wykorzystania tej technologii także w przypadku szczepionek przeciwko innym chorobom zakaźnym. W przyszłości technologię tę można będzie wykorzystać także do dostarczania białek terapeutycznych i leczenia niektórych typów nowotworów – czytamy w komunikacie prasowym Komitetu Noblowskiego Instytutu Karolińskiego.

Jak jednak zauważa prof. Katarzyna Tońska, tworzenie terapii przeciwnowotworowych w oparciu o technologię mRNA jest dużo trudniejsze niż w przypadku szczepionek. – Nowotwory nie zawsze mają wyraźnie zdefiniowane antygeny, które można wykorzystać w budowaniu odpowiedzi immunologicznej organizmu. Poza tym mamy przeróżne nowotwory złośliwe, więc trudno utworzyć jednorodne grupy pacjentów biorących udział w badaniach klinicznych. To powoduje, że tworzenie takich terapii jest czasochłonne i drogie – wyjaśnia ekspertka.

Lidia Sulikowska

Źródło: nobelprize.org, CWiD UW