В начале Нобелевской недели, проходящей со 2 по 9 октября, стали известны лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине, которыми стали Каталин Карико и Дрю Вайсман. Согласно пресс-релизу Нобелевского комитета, они были награждены за исследования и разработки в области модификации нуклеотидных оснований мРНК, что позволило создать эффективные вакцины против COVID-19 на основе этой технологии.
Каталин Карико ー венгерская ученая, доктор биохимии и профессор Сегедского университета. В 2023 году она стала старшим вице-президентом BioNTech RNA Pharmaceuticals. Исследования и разработки она проводила вместе с американским иммунологом Дрю Вайсманом, директором Пенсильванского института инноваций в области РНК.
Что открыли ученые и почему за это дали Нобелевскую премию
В своих исследованиях Карико и Вайсман сосредоточились на молекуле мРНК: они изучили и усовершенствовали мРНК-вакцины, тем самым расширив границы существующих методов борьбы с COVID-19. Молекула мРНК участвует в формировании генетической информации, и её модификация 1позволила увеличить производство белка в клетках и снизить вероятность риска воспалительных процессов.
История исследования мРНК
Идея синтеза мРНК и доставки ее в клетки для производства специфических белков возникла в 1960-х годах. Это оказалось сложной задачей, так как свободная мРНК не могла легко проникнуть в клетки, но липосомы2, помогающие доставлять мРНК в клетки, практически решали эти трудности. В конце 1980-х годов технология разработки состава липосом для успешного производства белков стала эффективной и показала результаты в процессе тестирования на мышах. В начале 1990-х годов ученые начали исследовать потенциал мРНК для создания вакцин и лекарств.
В статье 2005 года Каталин Карико и Дрю Вайсман рассказали про ключевые моменты работы различных форм мРНК с клетками и способы активации иммунной системы. Исследователи разработали метод смены веществ в цепи мРНК. Изменение атомного состава, в свою очередь, делает мРНК менее подверженной распознаванию как чужеродной молекулы вируса или бактерии организмом и увеличивает эффективность синтеза белков внутри клеток.
МРНК-вакцины Pfizer/BioNTech и Moderna, созданные с использованием этой новой технологии, стали широкодоступными в 2020 году во время пандемии COVID-19. Для достижения этой точки потребовалось 15 лет научных исследований. Первоначально научное сообщество не придало большого значения этому открытию, и мРНК-вакцины оставались малоизвестными до тех пор, пока пандемия не потребовала их массового производства и тестирования. Работа Карико и Вайсмана послужила основой для разработки одобренных мРНК-вакцин, но, помимо этого, требовалось разработать методы синтеза мРНК, увеличить масштаб производства и решить другие научные задачи.
В чем состоит ключевое отличие новой вакцины
Традиционно препараты для вакцинации создаются с использованием ослабленных или инактивированных вирусов, производство которых может оказаться затруднительным и вызвать риск возобновления заболевания. Как альтернативный подход рассматривают производство и введение отдельных вирусных белков.
Однако мРНК-вакцины действуют по-другому. Вместо доставки готовых вирусов они предоставляют организму инструкции для синтеза нужных вирусных белков. Это способствует активации иммунного ответа и созданию иммунной защиты. В 1990-е годы различные компании пытались разработать функциональные вакцины с использованием мРНК, но они вызывали воспаление при попадании в организм.
Значимость модификации мРНК особенно видна на контрасте с инактивированными вакцинами. Фармацевтическая фирма CureVac, отказавшаяся от модификации мРНК, использовала альтернативные подходы к уменьшению воспалительных процессов. Однако эффективность их вакцины составляет всего 48%, в отличие от Pfizer/BioNTech и Moderna, эффективность которых ー 95%.
- Не модифицированная мРНК воспринимается организмом как чужеродная мРНК вируса или бактерии, поэтому вызывает воспалительную реакцию.
- Липосома — это оболочка, которая состоит из молекул тех же природных фосфолипидов, что и у клеточных мембран. Именно поэтому мембрана клеток их не останавливает, а дает «протиснуться» на необходимую для терапевтического эффекта глубину.