Каталин Карико и Дрю Уайсман (Вайсман) си поделят тазгодишната Нобелова

Каталин Карико и Дрю Уайсман (Вайсман) си поделят тазгодишната Нобелова премия за физиология или медицина за откритията им, свързани с създаването на иРНК имунизациите против КОВИД-19, заяви уеб сайтът Nobelprize.org.

Кралският Каролински иститут присъди влиятелното отличие на двамата учени за откритията им, свързани с модификации на нуклеотидни бази, които разрешиха създаването на ефикасни иРНК ваксини против КОВИД-19, написа Българска телеграфна агенция. Откритията на двамата Нобелови лауреати са от решаващо значение за създаването на ефикасни иРНК ваксини против КОВИД-19 по време на пандемията, която стартира при започване на 2020 г. 

Чрез своите реформаторски писания, които радикално трансформираха разбирането за това по какъв начин иРНК взаимодейства с нашата имунна система, Карико и Уайсман способстваха за невижданите темпове на създаване на ваксини по време на една от най-големите закани за човешкото здраве в наши дни. 

Ваксините преди пандемията

Ваксинацията подтиква образуването на имунен отговор към избран патоген. Това дава на организма преднина в битката против заболяването при положение на по-късно излагане. 

Отдавна съществуват ваксини, основани на убити или отслабени вируси, образци за които са имунизациите против полиомиелит, морбили и жълта тресчица. През 1951 година Макс Тейлър получава Нобелова премия за физиология или медицина за създаването на ваксина против жълта тресчица.

Благодарение на напредъка в молекулярната биология през последните десетилетия са създадени ваксини, основани на обособени вирусни съставни елементи, а не на цели вируси. Части от вирусния генетичен код, нормално кодиращи белтъци, откривани на повърхността на вируса, се употребяват за основаване на протеини, които подтикват образуването на блокиращи вируса антитела.

Примери за това са имунизациите против вируса на хепатит В и човешкия папиломен вирус. Алтернативно, елементи от вирусния генетичен код могат да бъдат преместени в безопасен вирус-носител, така наречен вектор. Този способ се употребява във имунизациите против вируса Ебола. Когато се инжектират векторни ваксини, определеният вирусен протеин се създава в нашите кафези, стимулирайки имунен отговор против вируса " на прицел ".

Производството на ваксини, основани на цели вируси, протеини и вектори, изисква широкомащабна клетъчна просвета. Този изискващ запаси развой лимитира опциите за бързо произвеждане на ваксини в отговор на епидемии и пандемии. Поради тази причина откривателите от дълго време се пробват да разработят технологии за ваксини, които не зависят от клетъчна просвета. Това обаче се оказва съществено предизвикателство. 

Обещаваща концепция - иРНК имунизациите

В нашите кафези генетичната информация, кодирана в ДНК, се трансферира към осведомителна РНК (иРНК), която се употребява като образец за произвеждане на протеини. През 80-те години на предишния век са въведени ефикасни способи за произвеждане на иРНК без клетъчна просвета, наречени ин витро (in vitro) транскрипция. Тази решителна стъпка форсира развиването на приложенията на молекулярната биология в няколко области.

Появяват се и хрумвания за потребление на иРНК технологии за ваксини и лечебни цели, само че те са изправени пред трудности. Ин витро транскрибираната иРНК се смята за нестабилна и сложна за снабдяване, което изисква създаването на усъвършенствани носещи липидни системи за капсулиране на иРНК. Освен това създадената ин витро иРНК провокира възпалителни реакции. Поради тази причина ентусиазмът за създаване на иРНК технология за клинични цели в началото е въздържан.

Тези спънки не обезкуражават унгарската биохимичка Каталин Карико, която се е посветила на създаването на способи за потребление на иРНК за терапия. В началото на 90-те години на предишния век, когато е помощник в университета на Пенсилвания, Карико остава вярна на концепцията си за осъществяване на иРНК като лечебно средство, макар че среща компликации да убеди финансиращите научни проучвания в значимостта на своя план. 

Нов сътрудник на Каталин Карико в университета й е имунологът Дрю Уайсман. Той се интересува от дендритни кафези, които имат значими функционалности в имунното наблюдаване и активирането на провокираните от имунизацията имунни отговори. 

Подхранено от нови хрумвания, сред двамата скоро стартира плодотворно съдействие, фокусирано върху това по какъв начин другите типове РНК взаимодействат с имунната система.

Пробивът 

Карико и Уайсман виждат, че дендритните кафези разпознават ин витро транскрибираната иРНК като непознато вещество, което води до тяхното активиране и освобождение на възпалителни сигнални молекули. Двамата учени са заинтригувани за какво ин витро транскрибираната иРНК се разпознава като непозната, до момента в който тази от кафези на бозайници не провокира същата реакция. Карико и Уайсман осъзнават, че някои сериозни свойства би трябвало да разграничават другите видове иРНК.

РНК съдържа четири бази - цитозин (C), гуанин (G), аденин (A) и тимин (T). Двамата учени знаят, че базите в РНК от кафези на бозайници постоянно са химически модифицирани, до момента в който с ин витро транскрибираната иРНК казусът не е подобен. Те си задават въпроса дали неналичието на изменени бази в ин витро транскрибираната РНК може да изясни нежеланата възпалителна реакция. За да проучат това, те основават разнообразни разновидности на иРНК, всеки с неповторими химични промени в техните бази, които доставят на дендритни кафези.

Резултатите са поразителни: възпалителният отговор е съвсем отстранен, когато в иРНК са включени базови модификации. Това трансформира парадигмата в разбирането за това по какъв начин клетките разпознават и реагират на разнообразни форми на иРНК. Карико и Уайсман незабавно схващат, че тяхното изобретение има голямо значение за потреблението на иРНК като терапия. Тези основополагащи резултати са оповестени през 2005 година - петнадесет години преди пандемията от КОВИД-19.

В по-нататъшни проучвания, оповестени през 2008 година и 2010 година, двамата Нобелови лауреати демонстрират, че доставянето на иРНК, генерирана с базови модификации, доста покачва производството на протеини спрямо немодифицираната иРНК. Ефектът се дължи на пониженото активиране на ензима, който контролира производството на протеини. 

Чрез откритията си, че базовите модификации по едно и също време понижават възпалителните реакции и усилват производството на протеини, Карико и Уайсман отстраняват сериозните спънки по пътя към клиничните приложения на иРНК.

иРНК имунизациите осъществят своя капацитет

Интересът към иРНК технологията се ускорява и през 2010 година няколко компании работят по създаването на метода. Те се стремят към основаването на ваксини против вирусите зика и MERS-CoV, последният от които е тясно обвързван с причинителя на КОВИД-19 SARS-CoV-2. След експлоадирането на пандемията с рекордна скорост са създадени две базово модифицирани иРНК ваксини, кодиращи повърхностния протеин на SARS-CoV-2. Отчетени са защитни резултати от към 95 % и двете ваксини са утвърдени още през декември 2020 година

Впечатляващата еластичност и експедитивност, с които могат да бъдат създадени иРНК ваксини, проправят пътя за потребление на новата платформа и за ваксини против други инфекциозни болести. В бъдеще технологията може да откри приложение и за снабдяване на лечебни протеини и лекуване на някои типове рак.

Няколко други ваксини против SARS-CoV-2, основани на разнообразни методологии, също бяха въведени бързо, като в международен мащаб са сложени общо над 13 милиарда дози от ваксини против КОВИД-19. Ваксините са избавили живота на доста хора, а при доста повече са предотвратили тежки болести, позволявайки на обществата да се отворят и да се върнат към естествени условия. Чрез своите фундаментални открития за смисъла на базовите модификации в иРНК, тазгодишните Нобелови лауреати способстват значително за това трансформиращо развиване по време на една от най-големите здравни рецесии на нашето време.