Нобелівську премію з фізіології або медицини у 2023 році було присуджено двом ученим – угорсько-американській біохімікині Каталін Каріко (Katalin Karikó) й американському імунологові Дрю Вайсману (Drew Weissman) із Пенсильванського університету в Філадельфії (Каталін Каріко одночасно працює в Угорщині в Сегедському університеті) «за відкриття щодо модифікацій нуклеозидних основ, які дозволили розробити ефективні мРНК-вакцини проти COVID-19». Як зазначено у пресрелізі Нобелівського комітету, відкриття цьогорічних нобелівських лауреатів мали вирішальне значення для створення ефективних мРНК-вакцин проти COVID-19 під час пандемії, що трапилася на початку 2020 року. Їхні революційні відкриття, які фундаментально змінили наше розуміння того, як мРНК взаємодіє з імунною системою, сприяли тому, що безпрецедентно швидко вдалося розробити вакцини для боротьби з однією з найбільших за останній час загроз здоров’ю людини.
Історія цього відкриття не може не вражати: вона сповнена драматичних подій, щасливих випадковостей, геніальних здогадок, наполегливої праці і, безперечно, незламної волі у відстоюванні своїх ідей. Неможливо сказати, чого тут більше: впливу долі чи ролі особистості. Просто дивовижно, що у 2005 р. абсолютно ніхто не звернув увагу на відкриття, яке в подальшому започаткувало нову еру для технології та виробництва мРНК-вакцин, дало людству захист від масштабної пандемії COVID-19 і подібних викликів у майбутньому, а тоді його автори, попри очікування, не отримали жодного телефонного дзвінка. Однак тепер з упевненістю можна припустити, що їхні телефони дзвонять практично безперервно, а прогрес нової галузі науки на стику імунології, генетики та наномедицини, яка відкриває широкі перспективи використання мРНК для боротьби з багатьма захворюваннями різної природи, вже ніщо не зможе зупинити.
У своїх дослідженнях Каталін Каріко спиралася на роботу вчених з Університету Вісконсину та біотехнологічної компанії Vical Incorporated, які у 1990 р. (за участі Роберта Мелоуна) розробили основні підходи до одержання in vitro транскрипційної мРНК, здатної забезпечити синтез певного протеїну в живій клітині. Сама Каріко вважає, що протягом десятиліть кожний учений робив свій внесок у розвиток технології мРНК, і вона разом з Дрю Вайсманом зробила свій. Так уже вийшло, що цей внесок виявився «останньою краплею», яка нарешті схилила терези наукового прогресу в бік доцільності використання мРНКтехнологій для створення вакцин і терапевтичних препаратів нового покоління. …Відкриття Каріко і Вайсмана не втратить своєї значущості, адже вони зробили головне — показали іншим дослідникам шлях, яким синтетична мРНК може прослизнути повз вроджений імунний захист клітини.
Про це у своїй статті для журналу «Вісник Національної академії наук України» пишуть член Президії НАН України, директор Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України академік Сергій Комісаренко і старша наукова співробітниця цього ж Інституту кандидатка біологічних наук Світлана Романенко:
(або https://visnyk-nanu.org.ua/ojs/index.php/v/article/view/4689)
Гаряче радимо прочитати цю статтю, щоб дізнатися:
- чому лауреати 2023 року ще донедавна були нікому не відомі й раптом отримали практично всі можливі нагороди та всесвітнє визнання?
- який шлях у науці вони пройшли?
- чим особливі мРНК-вакцини і як вони допомогли захистити людство від коронавірусної інфекції COVID-19?
- які перспективи створення мРНК-вакцин проти інших небезпечних захворювань?
З ІСТОРІЇ ДОСЛІДЖЕНЬ:
«мРНК-вакцина — це вакцина на основі матричної (або інформаційної) рибонуклеїнової кислоти, що кодує протеїн, характерний для патогена, проти якого створюється вакцина (наприклад, вірусу, бактерії чи пухлини). мРНК вакцини, як правило, знаходиться всередині ліпосоми — ліпідної «бульбашки» або всередині капсиду штучного вірусу (вектору), що захищає мРНК від руйнування і забезпечує її проникнення в клітину. Всередині клітини відбувається трансляція введеної мРНК, тобто клітинні механізми синтезу протеїнів (рибосоми) «зчитують», як з матриці, закодовану в мРНК інформацію про амінокислотну послідовність протеїну і синтезують його. Цей протеїн експонується на поверхні антиген-розпізнавальних клітин, розпізнається як чужорідний антиген імунною системою організму реципієнта та ініціює розвиток імунної відповіді проти патогену. Надалі, при потраплянні патогену в організм, імунна система впізнає його за вже відомим їй протеїном і знищує інфекцію (або пухлину), перешкоджаючи розвитку захворювання».
«Ідея створення вакцин на основі ДНК або РНК виникла на початку 1990-х років і була дуже заманливою, оскільки виробництво таких вакцин є дешевшим, швидшим і безпечнішим порівняно з виробництвом традиційних вакцин, адже воно взагалі не потребує культивування будь-яких живих клітин і виділення патогенного протеїну. <…> …вакцини на основі РНК (або ДНК) у 1990-х роках стали вважати цікавою експериментальною розробкою, але абсолютно безперспективною. І саме відкриття, зроблені Каталін Каріко та Дрю Вайсманом, несподівано, ніби магічним чином, усунули всі недоліки мРНК-вакцин, підвищили їхню ефективність і відкрили грандіозні перспективи для практичного використання не лише вакцин, а й будь-яких терапевтичних препаратів на основі мРНК».
«У 1990-х роках і впродовж більшої частини 2000-х років майже всі компанії з виробництва вакцин, вирішуючи, куди спрямовувати свої ресурси, однозначно віддавали перевагу іншим розробкам, а не роботі над мРНК. Тоді вважали загальноприйнятим, що мРНК є занадто нестабільною та схильною до деградації, а її виробництво дуже дороге. Згодом інвестори все ж зацікавилися технологією мРНК: компанії BioNTech було виділено $150 млн, а невеликий мРНК-стартап під назвою RNARx (2006) отримав скромнішу суму ($97 396) у вигляді гранту для малого бізнесу від уряду США. Засновниками RNARx були біохімік Каталін Каріко та імунолог Дрю Вайсман, які відіграли вирішальну роль у впровадженні мРНК-вакцин. Однак слід зазначити, що цей успіх досяг грандіозного масштабу завдяки справжній біді — коронавірусній пандемії, яка охопила весь світ».
«На момент початку пандемії COVID-19 у світі не існувало жодної офіційно затвердженої до використання мРНК-вакцини, і ніхто не знав, наскільки ефективною і безпечною є мРНК-технологія. З іншого боку, кілька провідних компаній, спираючись на десятиліття фундаментальних досліджень, оптимізували платформу мРНК, і жодна інша технологія не дозволяла отримати вакцини проти COVID-19 так швидко. Розробники мРНК-вакцин були готові до виклику і ризикнули. Компанія BioNTech (Німеччина) на чолі з Угуром Шахіном і його дружиною Озлем Тюреджі за участі Карін Каріко працювала в партнерстві з Pfizer (США), а Moderna (Массачусетс, США) тісно співпрацювала з Центром дослідження вакцин Національного інституту здоров’я США, в якому проводили тестування вакцини. Обидві компанії взяли до уваги відкриття Каріко і Вайсмана і тому у складі вакцин проти COVID-19 використали мРНК із модифікованими нуклеозидними основами. <…> мРНК-вакцини захищали від захворювання на COVID-19 з високою ефективністю (близько 95%) і виявилися відносно безпечними, викликаючи, як правило, лише місцеві прояви реактогенності, а серйозні побічні ефекти (такі як підвищення ризику виникнення міокардиту) траплялися вкрай рідко. Значною перевагою мРНК-вакцин було й те, що залежно від актуального варіанту коронавірусу можна було швидко змінити послідовність мРНК у складі вакцини. Після виходу на ринок мРНК-вакцин ними було охоплено понад 80% вакцинованих проти COVID-19 людей у Європі та понад 95% — у Сполучених Штатах».
«мРНК-вакцини допомогли людству подолати пандемію COVID-19, але вони також можуть захистити його від багатьох інших інфекційних захворювань, зокрема запропонувати універсальний захист від грипу і навіть лікувати злоякісні пухлини. Слід зазначити, що відкриття Каріко і Вайсмана зробили технологію мРНК придатною до застосування з метою вирішення практично будь-якої медичної проблеми. На сьогодні найбільш перспективними для використання мРНК є такі напрями:
1) розроблення вакцин проти невідомих патогенів, здатних викликати пандемію, або проти вірусів, що швидко мутують;
2) боротьба з інфекційними захворюваннями, які важко піддаються лікуванню, або з «невловимими» збудниками;
3) розроблення вакцин, що навчають імунну систему боротися зі злоякісними пухлинами;
4) терапія рідкісних генетичних розладів і використання технологій редагування генів.
<…>
мРНК-вакцини можна націлити не лише на певні антигени збудників інфекційних захворювань, а й на десятки антигенів пухлинних клітин, що має стимулювати імунну систему до боротьби з раком і ускладнити раковим клітинам пошук способів ухилення від імунної відповіді. Зараз тривають клінічні випробування нового класу таких персоналізованих вакцин проти злоякісного росту».
А ЩО Ж В УКРАЇНІ?
«Розробленням вакцин різних типів проти COVID-19 займалося понад 300 компаній, причому третина з них пішли перевіреним шляхом — створювали «субодиничні» вакцини на основі рекомбінантних протеїнів коронавірусу SARS-CoV-2. В Інституті біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України за участі авторів цієї статті та за підтримки колективного гранту Національного фонду досліджень України 2020.01/0322 було проведено дослідження, спрямовані на розроблення вакцини проти COVID-19 на основі рекомбінантних протеїнів SARS-CoV-2. В результаті одержано дослідний зразок вакцини проти COVID-19 на основі рекомбінантного злитого кон’югату — рецепторзв’язувального домену (RBD) S-про теї ну коронавірусу SARS-CoV-2 із високоімуногенним носієм — дифтерійним токсоїдом CRM197 та N-протеїном нуклеокапсиду вірусу. Попередні випробування на тваринах показали, що зразок вакцини виявив достатню імуногенність, гарну місцеву переносимість і низьку токсичність. Прототип вакцини на основі N-протеїну вірусу було також створено в Інституті мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України та в Інституті біології клітини НАН України у дріжджах — на основі S-протеїну коронавірусу. На додаток до згаданих вище субодиничних вакцин в Інституті біохімії було створено також модель вакцини на основі рекомбінантного аденовірусу AdvC5, нездатного до самореплікації, та рекомбінантних RBD-S та CRM-197, яка зараз проходить патентування за кордоном. На жаль, у зв’язку з відсутністю в Україні лабораторій рівня біобезпеки BSL-3 для роботи з культурою SARSCoV-2 противірусну активність створених вакцин не вдалося перевірити».
ЦІКАВО:
Каталін Каріко – 61-а жінка-лауреат Нобелівської премії.
«…дотепер із Пенсільванським університетом були пов’язані долі 27 нобелівських лауреатів, зокрема 9 лауреатів Нобелівської премії з фізіології або медицини, а Медична школа Перельман, яка була заснована в 1765 р. і стала першою медичною школою в США, зараз налічує 49 тис. співробітників, має річний оборот $11,1 млрд, а також відома своїми передовими досягненнями, такими як протиракова CAR-T-клітинна терапія 3».
«Каріко і Вайсман працювали в різних будівлях і департаментах Пенсільванського університету, а тому могли ніколи й не зустрітися, проте випадково познайомилися, коли зіткнулися і посварилися біля копіювального апарату, який був необхідний їм обом для копіювання наукових статей. Згодом вони швидко знайшли спільну мову і з’ясували, що обоє цікавляться використанням мРНК у медицині. Так почалося співробітництво, яке привело до результатів, гідних Нобелівської премії, і яке вони планують продовжувати й надалі».
«На початку 1990-х років тематика досліджень Каріко, яка стосувалася вивчення мРНК, стала вважатися безперспективною. Багато дослідників, біотехнологів і фармацевтичних компаній сумнівалися в потенціалі цього наукового напряму. Через це Каріко раз за разом почали відмовляти у фінансуванні її досліджень і… у 1995 р. її понизили на посаді. Приблизно в цей період у неї діагностували рак, а чоловіка затримали в Угорщині через проблему з візою, і він шість місяців не міг повернутися у США. Незважаючи на ці проблеми, Каталін Каріко вирішила залишитися в університеті і продовжити дослідження мРНК».
«Незважаючи на невдачі та критику інших учених, Каріко і Вайсман не здавалися, наполегливо продовжували досліджувати різні модифікації мРНК, і врешті-решт їм вдалося зробити відкриття, яке повністю змінило їхнє життя і подальший розвиток біотехнологічної галузі. У 2005 р. після отримання відмов від журналів Nature і Science вони опублікували в журналі Immunity результати дослідження щодо впливу різних модифікацій мРНК на цитокінову відповідь дендритних клітин».
Читайте також:
- Нацпарк «Деснянсько-Старогутський»: життя на кордоні з ворогом
- Герсон С. Шер: “Українські вчені не мають чекати, доки світ прийде до них”
- Складові перемоги- винахідливість та прогресивне мислення
- Українці завжди обирають свободу
- Війна і клімат
- Відбулася щорічна конференція Академії наук вищої школи
- Голова Наукового комітету Олександра АНТОНЮК: «Швидкі й прості рішення не завжди є правильними — це я можу засвідчити як математик»
- Йон Фоссе і його «невимовне»