În doar șapte ani, vaccinurile cu ARN mesager (ARNm) au salvat milioane de vieți, au dobândit recunoașterea internațională și au câștigat un Premiu Nobel. Iar cercetările în domeniu par a nu se opri, investitorii vărsând miliarde de dolari în această tehnologie.
Acest influx financiar promite să susțină cercetările și infrastructura necesare dezvoltării medicamentelor cu ARNm în așa fel încât să fie ușurată tratarea unor afecțiuni precum cancerul, bolile infecțioase și bolile genetice rare.
Limitarea rapidă de focarelor este esențială
Vaccinurile cu ARNm sunt cunoscute nu numai datorită siguranței și eficacității lor, ci și vitezei cu care au fost dezvoltate și administrate în timpul pandemiei de COVID-19. Abordarea a permis oamenilor de știință să aibă la îndemână o armă deosebit de eficientă.
Vaccinurile livrează ARN-ul mesager care instruiește celulele să producă o copie a proteinelor virale, cunoscute și sub denumirea de antigene. Procesul stimulează corpul să producă anticorpi și celule imunitare antivirale.
Deoarece ARN-ul mesager sintetic poate fi proiectat și sintetizat în câteva zile, tehnologia permite vaccinurilor să fie modificate rapid în fiecare an pentru a combate natura mereu schimbătoare a virusurilor SARS-CoV-2 și gripal. De asemenea, tehnologia poate fi desfășurată ca răspuns rapid la o altă amenințare de natură infecțioasă. De exemplu, compania biotehnologică Moderna dezvoltă vaccinuri împotriva virusurilor variolei maimuței, Zika și Nipah.
Bazele tehnologiei utilizate pentru crearea vaccinurilor cu ARNm au fost puse în anii 2000, de către imunologul Drew Weissman, de la Universitatea din Philadelphia (S.U.A.), și biochimista Katalin Karikó, de la Universitatea din Szeged (Ungaria), pentru care cei doi au câștigat Premiul Nobel în 2023.
Combaterea agenților patogeni rezistenți
Companiile deja au în lucru vaccinuri cu ARNm împotriva unor agenți patogeni des întâlniți. De exemplu, Moderna are un vaccin pentru protejarea în fața virusului respirator sincițial (VRS), care produce simptome asemănătoare unei răci la majoritatea oamenilor, dar poate fi periculos pentru bebeluși și vârstnici.
Domeniul în care noua tehnologie face diferența este acela al agenților patogeni rezistenți, pentru care este dificilă dezvoltarea de medicamente. Unul dintre aceștia este citomegalovirusul (CMV), un virus care a rezistat în fața producătorilor de vaccinuri mai mult de 50 de ani și care provoacă malformații congenitale la sugari, precum și infecții potențial letale la persoanele cu sistemul imunitar compromis.
CMV utilizează un set de cinci proteine pentru a intra și ieși din celulele umane, aceasta fiind o configurație antigenică dificil de combătut cu vaccinurile pe bază de proteine. Însă cu ajutorul ARNm, cercetătorii pot furniza instrucțiunile genetice de care o celulă are nevoie pentru a sintetiza cele cinci proteine. Apoi celula execută sarcina cea mai dificilă de a asambla subunitățile pentru a forma complexul antigenic, la fel cum se întâmplă în cazul infecției naturale.
Rezultatele preliminare arată că vaccinul CMV dezvoltat de Moderna, aflat acum în etapa a III-a a evaluării, stimulează un răspuns imunitar mai puternic în unele țesuturi, comparativ cu infecțiile naturale.
Următoarea frontieră: vaccinurile împotriva cancerului
Viitorul vaccinurilor cu ARN mesager nu este limitat doar la utilizarea împotriva bolilor infecțioase. Următoarea țintă extrem de importantă este cancerul.
Cercetătorii din domeniul cancerului așteaptă de mult un vaccin care să poată fi utilizat pentru instruirea sistemului imunitar în lupta împotriva tumorilor – dar toate vaccinurile dezvoltate până acum nu au trecut de etapa de evaluare. Cancerul a fost dificil de abordat în acest mod, deoarece celulele maligne suferă mutații foarte rapid, slăbind puterea terapeutică a vaccinurilor.
Cu ajutorul ARN-ului mesager, oamenii de știință pot crea vaccinuri împotriva cancerului care să țintească simultan zeci de antigene de pe suprafața celulelor tumorale. Lovirea mai multor ținte în același timp ar putea îngreuna evoluția celulelor canceroase și ar reduce capacitatea acestora de a eluda răspunsul imunitar indus de vaccin. Este în curs de evaluare a nouă clasă de vaccinuri împotriva cancerului personalizate: aceste vaccinuri folosesc ARNm proiectat special pentru un set de proteine mutante din tumoarea unui anume individ.
Însă utilizarea ARN-ului mesager în terapia cancerului poate fi mai largă. Moderna testează terapii care livrează instrucțiuni ARNm pentru sinteza în celule a unor molecule ce induc răspunsul imunitar, cum sunt citokinele, pentru a vedea dacă în acest fel pot fi amplificate efectele imunoterapiilor deja existente. BioNTech, companie biotehnologică din Mainz, Germania, dezvoltă terapii cu ARNm similare, care să determine celulele să genereze anticorpi pentru a declanșa răspunsul imunitar.
Editarea genomului
Atunci când cercetătorii au început să utilizeze ARN-ul mesager în domeniul terapeutic, faptul că molecula se poate degrada rapid a făcut dificilă această abordare.
De aceea a fost necesară găsirea unor căi prin care molecula de ARNm să reziste mai mult timp. Cu toate acestea, în unele cazuri, viața scurtă a moleculei de ARNm constituie un avantaj. Când vine vorba despre tehnicile de editare a genelor, cum este CRISPR-Cas9, cercetătorii nu vor ca enzimele care scindează ADN-ul să persiste prea mult în celulă. Astfel, ARN-ul mesager reprezintă o cale de transport rapid al instrucțiunilor pentru sinteza enzimelor în interiorul celulelor, urmată de dispariția lor rapidă după ce și-au făcut treaba.
Alte companii, ca de exemplu Capstan Therapeutics, folosesc ARN-ul mesager pentru a echipa celulele imunitare cu funcții îmbunătățite de luptă împotriva bolilor. În acest caz, cantitatea de proteină creată de ARNm este suficientă doar pentru o editare sau reprogramare eficientă, nu și pentru a induce efecte nedorite.
Pe măsură ce oamenii de știință dezvoltă noi tehnici ce introducere a ARNm în locurile dorite din corp, potențialul său de utilizare în editarea genomului se va extinde. Este posibil ca în acest fel să se dezvolte medicamente pentru numeroase afecțiuni.
Sursa: Nature