Πολλοί άνθρωποι εξοικειώθηκαν για πρώτη φορά με τον όρο « mRNA » όταν κυκλοφόρησαν τα εμβόλια της Pfizer και της Moderna για τον COVID. Με τους απλούστερους όρους, το mRNA, το οποίο σημαίνει αγγελιοφόρος ριβονουκλεϊκό οξύ, είναι ένας τύπος γενετικού υλικού που δίνει στα κύτταρα του σώματός μας οδηγίες να παράγουν συγκεκριμένες πρωτεΐνες.
Πιο πρόσφατα το βραβείο Νόμπελ 2023 στη φυσιολογία ή την ιατρική απονεμήθηκε στους Katalin Karikó και Drew Weissman από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια για τις ανακαλύψεις τους στη βιολογία mRNA.
Η εργασία αυτών των επιστημόνων έχει υποστηρίξει πολλαπλά επιτυχημένα εμβόλια κατά του COVID, τα οποία αναμφίβολα άλλαξαν την πορεία της πανδημίας. Αλλά οι ανακαλύψεις τους άνοιξαν επίσης την πόρτα σε μια σειρά πιθανών θεραπευτικών μεθόδων που, μέχρι πρόσφατα, παρέμεναν άπιαστες.
Η υπόσχεση του mRNA
Μέσα σε κάθε κύτταρο μας υπάρχουν ριβοσώματα , μικρομηχανές που παράγουν πρωτεΐνες, οι οποίες με τη σειρά τους αποτελούν τα πάντα, από μύες και οστά μέχρι ένζυμα και ορμόνες.
Το mRNA είναι το ενδιάμεσο χημικό «μήνυμα» που μεταφέρει τον γενετικό κώδικα που είναι κλειδωμένος στα χρωμοσώματα του DNA μας στο κυτταρόπλασμα, το υγρό που γεμίζει τα κύτταρά μας και όπου παράγονται οι πρωτεΐνες.
Η ικανότητα μεταφοράς γενετικών πληροφοριών απευθείας σε ένα κύτταρο ήταν μια από τις πιο επίμονες προκλήσεις της ιατρικής. Ενώ το mRNA ήταν θεωρητικά ο πιο ελκυστικός τρόπος για να επιτευχθεί αυτό, δεν ήταν πολύ χρήσιμο ως θεραπεία. Αυτό συμβαίνει επειδή το ανοσοποιητικό μας σύστημα μπερδεύει το ξένο RNA ως εισβολέα ιού, που δημιουργεί μια ισχυρή και τοξική ανοσολογική απόκριση. Επομένως, η έγχυση γυμνού mRNA μπορεί να σας κάνει να αρρωστήσετε πολύ.
Ήταν λοιπόν καθοριστικής σημασίας όταν ο Karakó και ο Weissman πρωτοστάτησαν σε μια τεχνική για να «καλύπτουν» το mRNA από το ανοσοποιητικό σύστημα, μαζί με τα νανοσωματίδια λιπιδίων για να προστατεύσουν το RNA και να το επιτρέψουν να διανεμηθεί με ασφάλεια στα κύτταρά μας.
Αυτό άνοιξε το δρόμο για τα εμβόλια mRNA COVID που καθοδηγούν τα κύτταρά μας να παράγουν πρωτεΐνες ακίδας, πρωτεΐνες στην επιφάνεια του SARS-CoV-2 (του ιού που προκαλεί τον COVID). Αυτό ωθεί το ανοσοποιητικό μας σύστημα να παράγει αντισώματα κατά των ακίδων που στη συνέχεια εμποδίζουν τον SARS-CoV-2 να μολύνει τα κύτταρα μας.
Η ανακάλυψή τους άνοιξε νέες δυνατότητες για το πώς αντιμετωπίζουμε κοινές μολυσματικές ασθένειες καθώς και γενετικές ασθένειες που προηγουμένως αψηφούσαν τη θεραπεία.
Εμβόλια κατά της γρίπης
Η γρίπη σκοτώνει έως και 650.000 ανθρώπους παγκοσμίως κάθε χρόνο . Προς το παρόν, τα εποχικά εμβόλια πρέπει να γίνονται ετησίως αφού εντοπιστεί το κύριο κυκλοφορούν στέλεχος. Η παρασκευή διαρκεί περίπου έξι μήνες, οπότε μπορεί να έχει εξελιχθεί το αρχικό στέλεχος της γρίπης. Στην καλύτερη περίπτωση, το εποχικό εμβόλιο είναι περίπου 60% αποτελεσματικό .
Χρειαζόμαστε καλύτερο εμβόλιο και η τεχνολογία mRNA προσφέρει τη δυνατότητα ενός καθολικού εμβολίου κατά της γρίπης, με πολλούς υποψήφιους να υποβάλλονται επί του παρόντος σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους . Ένα εμβόλιο, εάν είναι επιτυχές, θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα τρέχοντα εποχιακά εμβόλια.
Τα εμβόλια mRNA βασίζονται σε ένα συγκεκριμένο μέρος της πρωτεΐνης της γρίπης, που ονομάζεται αιμοσυγκολλητίνη, διδάσκοντας στα κύτταρα να την ανακαλούν και επομένως επάγουν ευρεία ανοσία σε πολλά στελέχη γρίπης. Σε αυτό το εμβόλιο, η αιμοσυγκολλητίνη είναι ο ισοδύναμος στόχος της πρωτεΐνης ακίδας στα εμβόλια για τον COVID.
Θεραπείες καρκίνου
Η στόχευση του καρκίνου είναι μια άλλη πολλά υποσχόμενη οδός για την τεχνολογία mRNA, με ανοσοθεραπείες καρκίνου που βασίζονται σε mRNA να βρίσκονται ήδη στο στάδιο της δοκιμής .
Μια τεχνική χρησιμοποιεί mRNA για να μιμηθεί τα «νεοαντιγόνα» (μικρά κομμάτια πρωτεϊνών όγκου στην επιφάνεια των καρκινικών κυττάρων) που προσδιορίζονται από τα καρκινικά κύτταρα ενός ασθενούς. Μόλις παραδοθεί στο ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενούς, το σώμα του θα πρέπει να παράγει ισχυρά κύτταρα φονείς που ονομάζονται κυτταροτοξικά Τ κύτταρα, προκαλώντας μια ισχυρή αντικαρκινική ανοσολογική απόκριση. Η θεραπεία με χιμαιρικό αντιγονικό υποδοχέα Τ-λεμφοκυττάρων (CAR-T) είναι μια μορφή ανοσοθεραπείας για τον καρκίνο που χρησιμοποιείται σήμερα σε όλο τον κόσμο για τη θεραπεία ορισμένων μορφών λευχαιμίας. Χρησιμοποιεί ανοσοκύτταρα που ονομάζονται Τ κύτταρα που τροποποιούνται γενετικά σε εργαστήριο για να τα βοηθήσουν να εντοπίσουν και να καταστρέψουν τα καρκινικά κύτταρα πιο αποτελεσματικά.
Παραδοσιακά, η θεραπεία με CAR-T απαιτούσε τη συλλογή των Τ-λεμφοκυττάρων του ασθενούς από τα λευκά αιμοσφαίρια, την τροποποίηση και μετά την έγχυση πίσω στον ασθενή. Με την τεχνολογία mRNA τα χρονοβόρα και πιο ακριβά βήματα θα μπορούσαν να εξαλειφθούν με την παροχή του γονιδίου CAR απευθείας στα Τ κύτταρα στην κυκλοφορία του αίματος.
Γενετικές ασθένειες
Η τεχνολογία mRNA μεταμορφώνει επίσης την απάντησή μας σε ορισμένες γενετικές ασθένειες. Το κληρονομικό αγγειοοίδημα είναι μια σπάνια και δυνητικά θανατηφόρα γενετική διαταραχή όπου οι ασθενείς υφίστανται σοβαρές και επαναλαμβανόμενες κρίσεις οιδήματος στα όργανα και τους ιστούς τους.
Οι επιστήμονες είχαν ανακαλύψει ότι ένα συγκεκριμένο γονίδιο του ήπατος που ονομάζεται KLKB1 προκαλεί αυτές τις κρίσεις διόγκωσης. Οι ερευνητές ανέπτυξαν το mRNA ως ένα σύστημα για τη γενετική επεξεργασία και με τη σειρά του να «σιωπά» το γονίδιο που προσβάλλει, με τα αρχικά αποτελέσματα θετικά για τους ασθενείς.
Μια παρόμοια δοκιμή που χρησιμοποιεί mRNA για την επεξεργασία του γονιδίου του ήπατος τρανσθυρετίνη μείωσε τα συμπτώματα σε ασθενείς που πάσχουν από μια απειλητική για τη ζωή κληρονομική πάθηση που ονομάζεται αμυλοείδωση ATTR , η οποία επηρεάζει τα νεύρα και την καρδιά.
Το μονοπάτι μπροστά
Οι θεραπείες που βασίζονται στην τεχνολογία mRNA είναι ακόμη στα σπάργανα και παραμένουν εμπόδια. Για παράδειγμα, το mRNA είναι βραχύβιο στα κύτταρα και η πρωτεΐνη παράγεται μόνο για μικρό χρονικό διάστημα. Η αύξηση της διάρκειας ζωής του mRNA στα κύτταρα θα μείωνε την ποσότητα του mRNA που απαιτείται (η δοσολογία). Οι επιστήμονες εργάζονται πάνω σε αυτό και μερικές μέθοδοι έχουν δείξει υπόσχεση .
Πέρα από αυτές τις επιφυλάξεις, η ικανότητα μεταφοράς γενετικών πληροφοριών απευθείας στα κύτταρα θα μπορούσε να είναι ένα νέο σύνορο για την ιατρική θεραπεία.