Революционные открытия этих ученых сыграли решающую роль в разработке эффективных мРНК-вакцин против COVID-19 во время пандемии. Они фундаментально изменили понимание того, как мРНК взаимодействует с иммунной системой. Но обо всем по порядку...
Общеизвестно, что вакцинация стимулирует формирование иммунного ответа на тот или иной возбудитель, что обеспечивает защиту при последующем инфицировании. Эволюция вакцин шла постепенно. Сначала появились вакцины на основе убитых или ослабленных вирусов. Затем, благодаря прогрессу в области молекулярной биологии, были разработаны вакцины на основе отдельных вирусных компонентов, а не целых вирусов. В таких вакцинах части вирусного генома, кодирующие поверхностные белки вирусов, используются для создания антигенов, которые стимулируют образование антител (например, вакцины против вируса гепатита В и вируса папилломы человека). Позже были созданы векторные вакцины, в которых части вирусного генетического кода перенесены в безвредный вирус-носитель, «вектор». При введении векторных вакцин в клетках вырабатывается вирусный белок, стимулирующий иммунный ответ против целевого вируса.
И, конечно, вершиной этой эволюции на сегодняшний день являются вакцины на основе мРНК. Но их их путь оказался не таким уж простым. Эффективные методы получения мРНК без культуры клеток, называемые транскрипцией in vitro, были внедрены еще в 1980-е годы и этот шаг способствовал воплощению идеи использования мРНК-технологий для изготовления вакцин и терапевтических средств. Но предстояло решить сложную задачу. Дело в том, что транскрибируемая in vitro мРНК была нестабильной и сложной для доставки, что требовало разработки сложных липидных систем-носителей для инкапсуляции мРНК. Более того, in vitro-продуцируемая мРНК вызывала воспалительные реакции.
Именно на решении этого вопроса сосредоточились биохимик Каталин Карико и иммунолог Дрю Вайсман. Они заметили, что дендритные клетки распознают транскрибируемую мРНК in vitro как чужеродное вещество и это приводит к их активации с последующим высвобождением воспалительных сигнальных молекул. Ученые задались вопросом, почему транскрибируемая in vitro мРНК распознается как чужеродная, в то время как мРНК из клеток млекопитающих не вызывает такой же реакции. В процессе исследований выяснилось, что основания РНК из клеток млекопитающих часто химически модифицируются, тогда как с мРНК, транскрибируемой in vitro, - ничего подобного не происходит. Ученые задавались вопросом, является ли отсутствие измененных оснований в транскрибируемой in vitro РНК причиной нежелательных воспалительных реакций. В поисках ответа, они создали различные варианты мРНК с уникальными химическими изменениями в основаниях, которые были доставлены в дендритные клетки. Результаты были поразительными: воспалительная реакция практически исчезла.
В дальнейших исследованиях Карико и Вайсман показали, что введение модифицированной мРНК, не только уменьшает развитие воспалительных реакций, но и заметно увеличивает выработку целевого белка. Интерес к технологии мРНК стал возрастать, началась разработка вакцин, а в период пандемии COVID-19 с рекордной скоростью были созданы две мРНК-вакцины с модифицированным основанием, кодирующие поверхностный белок вируса SARS-CoV-2. Впечатляющая гибкость и скорость, с которой могут быть разработаны мРНК-вакцины, открывают путь к использованию новой платформы для вакцин против других инфекционных заболеваний. В будущем эту технологию также можно будет использовать для доставки терапевтических белков и лечения некоторых типов рака.
Благодаря своим фундаментальным открытиям нобелевские лауреаты этого года внесли решающий вклад в решение одного из крупнейших кризисов в области здравоохранения нашего времени.
