შვედეთის სამეფო ინსტიტუტის ნობელის ასამბლეის გადაწყვეტილებით, 2023 წელს მედიცინისა და ფიზიოლოგიის დარგში ნობელის პრემია გადაეცათ კატალინ კარიკოს და დრიუ ვაისმანის აღმოჩენებისთვის ნუკლეოზიდის ფუძის მოდიფიკაციაში, რამაც შესაძლებელი გახადა ეფექტური mRNA ვაქცინების შექმნა COVID-19-ის წინააღმდეგ.
ნობელის კომიტეტი წერს, რომ ამ ორი ლაურეატის აღმოჩენებმა კრიტიკულად მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინა კორონავირუსის საწინააღმდეგო ვაქციების შექმნაზე 2020 წლის დასაწყისიდან.
„ინოვაციური აღმოჩენების შედეგად, რომელმაც ფუნდამენტურად შეცვალა ჩვენი მიდგომა იმასთან დაკავშირებით, თუ როგორ ურთიერთმოქმედებს mRNA ჩვენს იმუნრ სისტემასთან, მათ უპრეცედენტო წვლილი შეიტანეს ვაქცინის განვითარების ტემპებში ადამიანის ჯანმრთელობისთვის თანამედროვეობის უდიდესი საფრთხის დროს”. – აცხადებს კომიტეტი.
ვაქცინები კორონავირუსის პანდემიამდე
ვაქცინაცია ასტიმულირებს იმუნური პასუხის ფორმირებას კონკრეტულ პათოგენზე. ეს სხეულს საშუალებას აძლევს, ებრძოლოს დაავადებას. მოკლულ ან დასუსტებულ ვირუსებზე დაფუძნებული ვაქცინები დიდი ხანია ხელმისაწვდომია – ამ ტექნოლოგიით არის შემუშავებული პოლიომიელიტის, წითელას და ყვითელი ცხელების საწინააღმდეგო ვაქცინები. 1951 წელს ნობელის პრემია ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში ყვითელი ციებ-ცხელების საწინააღმდეგო ვაქცინის შემუშავებისთვის მაქს თეილერს მიენიჭა.
მოლეკულურ ბიოლოგიაში პროგრესის წყალობით, შესაძლებელი გახდა შემუშავებულიყო ვაქცინები ცალკეული ვირუსული კომპონენტების წინააღმდეგ.
ვირუსის ზედაპირზე ნაპოვნი ცილების გენეტიკური კოდის ნაწილები გამოიყენება იმ ცილების დასამზადებლად, რომლებიც ასტიმულირებენ ვირუსის მაბლოკირებელი ანტისხეულების წარმოქმნას. ამის მაგალითებია ვაქცინები B ჰეპატიტისა და ადამიანის პაპილომავირუსის წინააღმდეგ.
სხვა შემთხვევაში, ვირუსული გენეტიკური კოდის ნაწილები შეიძლება გადატანილ იქნას უვნებელ გადამტან ვირუსზე, „ვექტორზე”. ეს მეთოდი გამოყენებულია ებოლას საწინააღმდეგო ვაქცინაში. როდესაც ვექტორული ვაქცინების ინექცია ხდება, ჩვენს უჯრედებში წარმოიქმნება შერჩეული ვირუსული ცილა, რაც ასტიმულირებს იმუნურ პასუხს სამიზნე ვირუსის წინააღმდეგ.
მთლიან ვირუსზე, ცილაზე ან ვექტორზე დაფუძნებული ვაქცინების შექმნა ფართომასშტაბიან უჯრედულ კულტურას მოითხოვს. რესურსებზე ასე დამოკიდებული პროცესი ეპიდემიის ან პანდემიის დროს ვაქცინების სწრაფად წარმოების შესაძლებლობას ზღუდავს. შესაბამისად, მეცნიერები დიდხანს ცდილობდნენ ვაქცინის ისეთი ტექნოლოგიების შექმნას, რომლებიც უჯრედულ კულტურაზე აღარ იქნებოდა დამოკიდებული. ეს რთული აღმოჩნდა.
mRNA ვაქცინები
ჩვენს უჯრედებში შენახული გენეტიკური ინფორმაცია მესენჯერს გადარცემა – RNA-ს, რომელიც პროტეინის გამომუშავებისთვის შაბლონად გამოიყენება. 1980-იან წლებში დაინერგა ეფექტური მეთოდები mRNA-ს წარმოებისთვის უჯრედული კულტურის გარეშე. ამას ინ ვიტრო ტრანსკრიფცია ეწოდა. ამ გადამწყვ
გაჩნდა იდეა mRNA ტექნოლოგიების ვაქცინებსა და სხვა პრეპარატებში გამოყენების შესახებაც. თუმცა, მის განხორციელებას სირთულეები შეხვდა. In vitro ტრანსკრიბირებული mRNA არასტაბილურად მიიჩნეოდა, მისი მიწოდება კი რთული იყო – ეს მოითხოვდა გადამტანი ლიპიდების დახვეწილი სისტემების არსებობას, რომლებშიც mRNA უნდა გახვეულიყო. ამას გარდა, in vitro წარმოებული mRNA იწვევდა ანთებით რეაქციებს.
თუმცა, ამ დაბრკოლებებს უნგრელი ბიოქიმიკოსი კატალინ კარიკო ვერ შეაჩერა. ის თავდადებულად მუშაობდა mRNA-ის გამოყენების მეთოდების შემუშავებაზე. ის თავისი ხედვების ერთგული იყო მაშინაც, როცა 1990-იანი წლების დასაწყისში, როცა ის პენსილვანიის უნივერსიტეტში პროფესორის ასისტენტად მუშაობდა. კარიკო ეცადა, დაერწმუნებინა სპონსორები, დაეფინანსებინათ კვლევა, რომელიც mRNA-ის მკურნალობაში გამოყენებას შეეხებოდა. უნივერსიტეტში მისი ახალი კოლეგა იმუნოლოგი დრიუ ვაისმანი იყო.
მას აინტერესებდა დენდრიტული უჯრედები, რომლებსაც მნიშვნელოვანი ფუნქციები აქვთ იმუნური ზედამხედველობისა და ვაქცინით გამოწვეული იმუნური რეაქციების გააქტიურებაში. მათ მალევე დაიწყეს თანამშრომლობა და კონცენტრირდნენ იმაზე, თუ როგორ ურთიერთქმედებენ რნმ-ის სხვადასხვა ტიპები იმუნურ სისტემასთან.
გარღვევა
კარიკომ და ვაისმანმა შენიშნეს, რომ დენდრიტული უჯრედები ინ ვიტრო ტრანსკრიბირებულ mRNA-ს უცხო ნივთიერებად აღიქვამდნენ, რაც მათ გააქტიურებას და ანთებითი სასიგნალო მოლეკულების გამოყოფას იწვევდა. მათ აინტერესებდათ, რატომ აღიქმებოდა ინ ვიტრო ტრანსკრიბირებული mRNA უცხო სხეულად მაშინ, როცა ძუძუმწოვართა უჯრედების mRNA იმავე რეაქციას არ იწვევდა. მეცნიერები მიხვდნენ, რომ სხვადასხვა ტიპის mRNA-ში უნდა ერთმანეთისგან გამორჩეულიყო ზოგიერთი კრიტიკული თვისება.
რნმ ოთხ ფუძეს შეიცავს. ესენია: A, U, G და C; ისინი შეესაბამებიან დნმ-ში არსებულ A, T, G და C გენეტიკურ კოდებს. კარიკომ და ვაისმანმა იცოდნენ, რომ ძუძუმწოვართა უჯრედების რნმ-ს ხშირად ქიმიურად მოდიფიცირებული ფუძეები ჰქონდა, განსხვავებით ინ ვიტრო ტრანსკრიბირებულ mRNA-სსგან.
მათ აინტერესებდათ, ახსნიდა თუ არა შეცვლილი ფუძეების არარსებობა ინ ვიტრო ტრანსკრიბირებულ რნმ-ში არასასურველ ანთებით რეაქციას. ამის შესასწავლად მათ mRNA-ს სხვა ვარიანტები შეიმუშავეს, თითოეული – უნიკალური ქიმიური ცვლილებებით ფუძეებში. შედეგი გასაოცარი იყო: mRNA-ში შეტანილი მოდიფიკაციების შემდეგ ანთებითი პასუხი თითქმის მთლიანად გაქრა. ეს იყო პარადიგმის ცვლილება ჩვენს წარმოდგენაში იმის შესახებ, თუ როგორ ცნობენ და პასუხობენ უჯრედები სხვადასხვა ფორმის mRNA-ს. ეს ორი მეცნიერი მაშინვე მიხვდა, რომ მათი აღმოჩენა უმნიშვნელოვანესი იყო მკურნალობაში mRNA-ს გამოყენებისთვის. ანალოგიური შედეგები მათ გამოაქვეყნეს 2005 წელს, კორონავირუსის პანდემიამდე 15 წლით ადრე.
მალე mRNA ტექნოლოგიისადმი ინტერესი გაიზარდა. სხვადასხვა ფარმაცევტულმა კომპანიამ შექმნა ვაქცინები ზიკას ვირუსისა და MERS-CoV-ის წინააღმდეგ. COVID-19-ის პანდემიის დაწყების შემდეგ, რეკორდული სიჩქარით შეიქმნა ორფუძეშეცვლილი mRNA ვაქცინები, რომლებშიც SARS-CoV-2-ის ზედაპირის ცილა იყო ჩაშიფრული. ვაქცინების ეფექტიანობა დაახლოებით 95 პროცენტი იყო და ორივე ვაქცინა მარეგულირებლებმა 2020 წლის დეკემბერში დაამტკიცეს.
მას შემდეგ ვაქცინებმა მილიონობით ადამიანის სიცოცხლე იხსნა.
mRNA ტექნოლოგია, მიღწეული შედეგების გამო, მომავალში შესაძლოა სიმსივნის ზოგიერთი ტიპის სამკურნალოდაც გამოიყენონ.
