Могат ли иРНК ваксините да ни направят по-здрави?

Когато последните данни от фаза 3 излизат миналия ноември, показващи, че иРНК ваксините, произведени от "Пфайзер" и "Модерна", са повече от 90% ефективни, д-р Антъни Фаучи остава без думи. Той изпраща емотикони с усмивки на журналист, търсещ реакцията му.

Тази изумителна ефикасност се задържа и след масовата ваксинация в САЩ, Израел и други страни. Технологията иРНК - разработена поради своята бързина и гъвкавост, за разлика от очакванията, че ще осигури силна защита срещу инфекциозно заболяване - е зарадвала и смаяла дори онези, които вече са се застъпвали за нея.

РНК-ваксините може и да са нови за публиката, но това е технология, на която учените залагат от десетилетия. Сега тези залози се изплащат, и то не само чрез забавяне на пандемия, която уби милиони само за една година.

Този подход, довел до забележително безопасни и ефективни ваксини срещу нов вирус, дава също и надежда срещу стари врагове като ХИВ и инфекции, които заплашват бебета и малки деца, като респираторен синцитиален вирус (RSV) и метапневмовирус. Тества се като лечение на ракови заболявания, включително меланом и мозъчни тумори. Може да предложи нов начин за лечение на автоимунни заболявания. Освен това се проверява като възможна алтернатива на генната терапия при нелечими състояния като сърповидно-клетъчна болест.

Ваксини

Историята на иРНК ваксините датира от началото на 90-те години, когато родената в Унгария изследователка Каталин Карико от университета в Пенсилвания започва да тества технологията на иРНК като форма на генна терапия. Идеята е подобна - учените искат да използват молекулата на иРНК, за да излекуват болестта или да я предотвратят.

Изследователите обичат да използват аналогия с готварска книга. ДНК-то на тялото е готварската книга. РНК-то е копие на рецептата - тази, която бързо изчезва. В случай на генетично заболяване може да се използва за инструктиране на клетките да направят здравословно копие на протеин. В случая с иРНК ваксини се използва, за да се каже на клетките да изработят нещо, което прилича на парче вирус, така че тялото да произвежда антитела и специални клетки на имунната система в отговор.

Рецептата изчезва, докато готовият продукт - имунният отговор на организма - продължава да съществува.

Карико не успява да предизвика голям интерес към тази идея в продължение на години. Но през последните 15 години тя успява да се обедини с д-р Дрю Вайсман, експерт по инфекциозни болести в Penn Medicine, за да приложи иРНК технология към ваксините. Тъй като учените започнаха да се фокусират върху заплахата от пандемия, причинена от нов грип или коронавирус, те признаха, че чрез иРНК може бързо да се създаде ваксина за борба с пандемията.

"Ако искате да направите нова противогрипна ваксина, използвайки традиционните методи, трябва да изолирате вируса, да научите как да го отглеждате, да научите как да го деактивирате и да го пречистите. Това отнема месеци. При РНК ви е необходима само последователността", казва Вайсман пред CNN.

Учените дори не се нуждаят от проба от самия вирус.

"Когато китайците пуснаха последователността на вируса SARS-CoV-2, ние започнахме процеса на разработка на РНК на следващия ден. Няколко седмици по-късно инжектирахме животните с ваксината", разказва той. Въпреки че звучеше революционно, идеята далеч не била нова за Вайсман, Карико и други. "В моята лаборатория работим върху ваксините от години. Имаме пет клинични изпитвания от Фаза 1, които започнахме преди COVID-19 да удари", казва Вайсман, чиято работа с Карико помага да се създаде ваксината срещу коронавирус на "Пфайзер".

"Изследването на експерименталните ни ваксини бяха забавени заради пандемията. Планът е да бъдат завършени догодина", споделя Вайсман. Две от тези ваксини са насочени към грип, включително една, която учените се надяват да бъде така наречената универсална грипна ваксина - такава, която ще предпазва от бързо мутиращи щамове грип и може би ще предложи на хората години на защита с една доза, премахвайки необходимостта от имунизации при всеки грипен сезон.

Те също така работят по две ваксини срещу вируса на човешкия имунен дефицит или ХИВ, който причинява СПИН, и една за предотвратяване на генитален херпес.

Изследователите са изследвали също иРНК ваксини за борба с ебола, зика, бяс и цитомегаловирус.

Друга възможна цел: респираторен синцитиален вирус. RSV заразява повечето хора в бебешка възраст и може да изпрати бебета в отделението за интензивно лечение за новородени. Според оценките на американските центрове за контрол и превенция на заболяванията, вирусът убива около 100-500 деца годишно, но и около 14 000 възрастни, предимно на възраст над 65 години.

"Той заразява всички до 2-годишна възраст", обяснява Джейсън Маклелан, структурен биолог и Робърт А. Уелч, председател по химия в Тексаския университет в Остин, чиято работа лежи в основата на няколко ваксини срещу коронавирус.

Препятствие ще бъде намирането на най-добрата версия на вирусите. Маклелан е специализиран в намирането на точната конформация на прицелните вирусни структури, която ще позволи на човешката имунна система да разпознае най-добре и да изгради защитни сили срещу тях.

GlaxoSmithKline и Pfizer работят и върху това, каза той. Различен вирус на обикновена настинка, наречен човешки метапневмовирус, който може да причини пневмония както при възрастни, така и при деца, е друга потенциална цел за ваксина, каза Маклелан.

"Продължаващата работа спомогна за ускоряване на развитието на коронавирусните ваксини", казва Маклелан. В този случай работата по оригиналния силен остър респираторен синдром от 2003-2004 г. или SARS, вирусът и респираторният вирус в Близкия изток или MERS, помогнаха на изследователите да разберат коя версия на структурата, подобна на копчета, открита от външната страна на вируса, наречена протеин на шипа, да се използва при направата на ваксини.

"Разбрахме как да стабилизираме скоковете на коронавируса още през 2016 г., така че имахме готови всички знания, когато се появи COVID-19", обяснява Маклалан. "Беше готова за пускане "в рамките на часове."

"Други потенциални ваксини включват малария, туберкулоза и редки вируси като вирус нипа", казва Вайсман. "Всичко стана по-възможно благодарение на технологията на иРНК. Ефективните ваксини срещу тези инфекции са убягнали на учените по различни причини."

Лабораторията на Вайсман сега работи върху универсална коронавирусна ваксина, която би защитила хората срещу COVID-19, SARS, MERS, коронавирус, причиняващ обикновена настинка, както и бъдещи щамове.

"Започнахме работа по ваксината срещу пан-коронавирус миналата пролет" казва Вайсман. "През последните 20 години имаше три епидемии от коронавирус. Ще има още."

А иРНК ваксините работят много добре. "Знаехме от тестовете с мишки и маймуни, зайци, прасета и пилета, че е много мощна", обяснява Вайсман. По думите му ваксината на "Пфайзер" предизвиква антитела, които са пет пъти повече от това, което се наблюдава при хора, възстановили се от инфекция.

Рак

Друго очевидно използване на иРНК технологията е борбата с рака. Човешкото тяло се бори с рака всеки ден и използването на иРНК може да му помогне да го направи още по-добре.

"Можете да го използвате, за да накарате тялото си да произведе полезна молекула", казва Маклелън.

Различните типове туморни клетки имат различни, разпознаваеми структури отвън, които имунната система може да разпознае. "Представете си, че можете да инжектирате някой с иРНК, която кодира антитяло, което конкретно е насочено към този рецептор", обяснява Маклелън.

"Модерна" - компания, създадена специално за разработване на иРНК технология - работи върху персонализирани ваксини срещу рак.

"Идентифицираме мутации, открити в раковите клетки на пациента", казва компанията на уебсайта си. Компютърните алгоритми прогнозират 20-те най-често срещани мутации. "След това създаваме ваксина, която кодира за всяка от тези мутации и ги зареждаме върху единична иРНК молекула", обясняват от "Модерна". Това се инжектира в пациента, за да се опита да помогне за организирането на по-добър имунен отговор срещу туморите."

Но все още е рано - ваксината се намира във фаза 1 от клиничните изследвания.

Основателите на BioNTech Угур Сахин и Озлем Туречи също са имали предвид ракови ваксини от самото начало. Компанията има осем потенциални лечения на рак, които са приложени върху хора. "Въпреки че вярваме, че нашият подход е широко приложим в редица терапевтични области, най-напредналите ни програми са фокусирани върху онкологията, където до момента сме лекували над 250 пациенти от 17 вида тумор", казва компанията на своя уебсайт.

Автоимунни заболявания

"Използването на иРНК за борба с автоимунните заболявания е вълнуваща област", казва Маклелън.

Текущите лечения са сурови и включват трамбоване на определени области на погрешния имунен отговор - нещо, което може да направи пациентите с автоимунно заболяване като лупус или ревматоиден артрит уязвими към инфекция.

BioNtech работи с академични изследователи, за да използва иРНК за лечение на мишки, генетично конструирани да развият заболяване, подобно на множествена склероза - автоимунно заболяване, което започва, когато имунната система погрешно атакува миелина, мастна обвивка на нервните клетки.

При мишките лечението изглежда помага да се спре атаката, като същевременно запазва непокътната останалата част от имунната система.

Генна терапия

Идеята на генната терапия е да се замени дефектен ген с такъв, който работи правилно. Въпреки десетилетия работа, изследователите не са постигнали голям успех, с изключение на някои имунни дефицити и някои очни заболявания.

Трудно е да се намери вектор, който да пренесе коригирания ген в клетките, без да причинява странични ефекти и по начин, който да остане постоянен.

Подходът на иРНК обещава да изпрати инструкции за създаване на здравословна версия на протеин, а Вайсман вижда специално обещание при лечението на сърповидно-клетъчна болест.

При сърповидно-клетъчна болест червените кръвни клетки приемат сгъната форма и могат да запушат малки кръвоносни съдове, причинявайки болка и увреждане на органите. иРНК може да се използва за промяна на инструкциите, насочени към костния мозък, където се произвеждат червените кръвни клетки, като им се казва да направят клетките по-здрави.

"Сега, когато можем да се насочим към тази клетка, а надеждата е, че можем да дадем на хората инжекция с РНК, която да се насочи към стволовите клетки на костния мозък и да поправи болестта", обяснява Вайсман."Това е генна терапия без цената от половин милион долара", добавя той.

"Тестовете при мишки са оптимистични - следващата стъпка за тестване на подхода при маймуни", казва Вайсман.

През 2008 г. компания, наречена тогава Shire Pharmaceuticals, започна да разработва иРНК лечения за муковисцидоза - смъртоносно генетично заболяване, причинено от някоя от редица малки мутации на ген, наречен CFTR.

Тази технология вече е собственост на Translate Bio, компания, посветена на производството на иРНК терапии и ваксини. Тя работи за коригиране на дефектния CFTR в белите дробове чрез доставяне на иРНК чрез пулверизатор.

Лечението изглежда безопасно в ранните етапи на проучвания при хора.

Тикборни болести

"Подходът на иРНК може да работи и срещу някои болести, пренасяни от кърлежи", казва още Вайсман. "Идеята съществува, ако сте имунизирани срещу протеини от слюнка от кърлежи, когато кърлежът ви ухапе, тялото произвежда възпаление и кърлежът пада", каза Вайсман.

Лаймската болест се причинява от бактерията Borrelia burgdorferi и кърлежът обикновено трябва да остане привързан 36 до 48 часа, преди да предаде бактерията на гостоприемника. Ако кърлежът падне преди това, той не може да предаде инфекцията.