Je li mRNA tehnologija dovoljno klinički ispitana?

Pre SARS-CoV-2 su zabeležene epidemije dva različita koronavirusa koja su kod većeg procenta zaraženih imala veoma tešku kliničku prezentaciju. Te koronaviruse danas nazivamo MERS-CoV i SARS-CoV. Ovi virusi, iako su mnogo opasniji od onog koji izaziva Kovid19, se ipak nisu brzo širili te su mogli da budu obuzdani bez potrebe uvođenja globalnih restriktivnih mera.

U Januaru 2020. Nature je objavio studiju naučnika iz Kine gde je napomenuto kako je u Decembru prošle godine identifikovano prisustvo virusa koji uzrokuje respiratorni distres(1). Njegov genetski materijal je momentalno metagenomski sekvenciran nakon čega se otkrilo da je reč o RNK virusu koji se samo na osnovu 21% razlikuje od prethodno identifikovanog SARS-CoV virusa i 50% od MERS-CoV virusa.

Jedno od najranijih upozorenja je stiglo 2007. godine u obliku studije koja je objavljena u Clinical Microbiology Reviews žurnalu(2). Naučnici su konstatovali da kombinacija kulture jedenja egzotičnih sisara u južnoj Kini sa veoma značajnim prisustvom životinjskih rezervoara virusa poput SARS-CoV nalikuje na tempiranu bombu.

MERS-CoV i SARS-CoV takođe inficiraju ćeliju tako što sa njom uspostave kontakt preko svog S proteina (“spajk”) koji prepoznaje površinske ACE2 receptore na našim ćelijama. Još tokom onih ranih fazi SARS-CoV epidemije počela su značajna istraživanja vakcina protiv ovog (i kasnije MERS) virusa. Tada se otkrilo da su vakcine koje promovišu stvaranje antitela protiv regije S proteina koji je uključen za vezivanje sa ACE2 receptorima najefikasnije po pitanju sprečavanja infekcije i neutralizacije virusa. Na engleskom jeziku se ova regija zove receptor-binding domain i nalazi se na S1 podjedinici S proteina.

Jedno od ograničenja istraživanja je bilo to što su koristili pročišćene Spajk proteine koje i pored pristojnog titra antitela nisu pružale dovoljnu zaštitu protiv virusnog izazova. Takođe je otkriveno da se stvara bolji imuni odgovor ako se regija protiv koje će se praviti antitela proširi i na deo proteina koji se zove N-terminalni domen. U međuvremenu su i druge vrste vakcina klinički istraživane mnoštvom kliničkih studija. Ovom prilikom neću govoriti o njima, već želim da napomenem kako su tokom svih ovih godina rađena mnoga ispitivanja gde su se generisali i prikupljali podaci vezani za efikasnost i sigurnost različitih platformi poput vektorskih vakcina, DNK vakcina, inaktiviranih vakcina, itd.

U međuvremenu mađarska naučnica Katalin Kariko je skoro celu svoju karijeru provela radeći na istraživanju efikasnog načina za unošenje terapeutskog iRNK molekula u ćelije. Ova vrsta terapije nije nova tehnologija. Krajem osamdesetih godina je objavljeno istraživanje gde su naučnici objavili protokol kojim se mali interferentni RNK (siRNA) može uneti u ćelije. siRNA je vezuje za mRNA čime se sprečava njegovo prevođenje u protein. Ovim se smanjuje nešto što se u molekularnoj biologiji zove ekspresija gena.

Zamislimo da imamo mutirani gen (određenu regiju DNK). Ovaj mutirani gen će se prepisati u informacioni RNK (mRNA) i prevesti u protein. Zbog mutacije na nivou DNK, ovaj protein može imati neplanirane ili patološke efekte na ljudski organizam i na ovaj način se dešavaju razne bolesti. siRNA je specifičan po tome što se integriše u samo jedan tip mRNA in a ovim način se ili sprečava kompletna ekspresija tog gena ili se ona dramatično smanjuje i tim putem se značajno poboljšava kvalitet života tih pacijenata.

Terapeutski siRNA se isporučivao u ćelije preko katjonskih lipida. Ime govori da se radi o pozitivno naelektrisanim česticama na bazi masti. siRNA je relativno sitan, a mRNA je molekul koji može biti jako veliki. Korišćenje katjonskih lipida bi značilo da će i područje pozitivnog naelektrisanja biti izuzetno veliko. To znači da bi bilo teško predvideti potencijalne nizvodne elektrostatičke reakcije između velikog pozitivno naelektrisanog molekula i nečega poput negativno naelektrisanih amino kiselina, manjih proteina, enzima itd.

Katalin Kariko je davno prepoznala potencijal informacionog RNK i još od devedesetih je istraživala način na koji se iRNK može koristiti u terapeutske svrhe. Mnoge njene kolege nisu delile njen entuzijazam i zbog toga je imala velikih problema sa obezbeđivanjem grantova, izgubila je i posao kao redovnog profesora i većina kolega ju je zbog ove ideje smatrala za čudaka.

Konačno 2005. je objavila istraživanje gde je demonstrirana bezbednost iRNK i efikasnost tokom kog je sugerisala kako se ovaj protokol može koristiti i za lečenje raznih autoimunih bolesti(3). Ovo otkriće je revitalizovalo interesovanje za korišćenje terapeutskog RNK i stotinu istraživanja i milijardi dolara kasnije 2018. godine FDA je odobrila korišćenje leka za hereditarnu amiloidnu transtiretinsku polineuropatiju Onpattro. Aktivan sastojak ovog leka je bio siRNA, ali način na koji se on uneo u ćelije je specijalno dizajnirani lizozom i njegova struktura je najverovatnije inspirisala Modernu & Pfizer pošto oba proizvođača koriste varijantu ovog lizozoma.

Kariko se zaposlila u Moderni nakon emigracije i vrlo je verovatno da je njen rad uticao na tip vakcina koje će Moderna i Pfizer koristiti. Nije bilo potrebe za izmišljanjem točka, već su naučnici krenuli ovim putem zbog osećaja hitnosti. To ne znači da su požurili, već da su shvatili da je najbrži način za razvoj bezbedne i efikasne vakcine upotreba ove rute. Sva prethodna istraživanja su sugerisala kako su vakcine sa nukleinskim kiselinama bile superiornije u odnosu na druge, jer se u virusu nalaze tri potencijalna antigena protiv kojih se antitela razvijaju.

Najbrojniji i najimunogeniji je N (nukleokapsidni) antigen i antitela protiv njega na žalost nisu neutrališujuća. Druga dva antigena su M (membrana) i S (spajk). Jedino su antitela protiv S proteina neutrališujuća. DNK se uspešno laboratorijski sintetiše još od sredine 1950. DNK vakcine su bile predmet mnogih istraživanja, ali ih je na osnovu tadašnjih informacija bilo malo teže dizajnirati i razviti.

Za vakcine tog tipa je potrebno koristiti adekvatan vektor pošto se u suprotnom može desiti neplanirana integracija sintetičkog DNK u DNK domaćina. Način na koji se ovo sprečilo je korišćenjem specijalno modifikovanih adenovirusnih vektora, ali to nije predmet ovog teksta. Najveće prednosti korišćenja iRNK su: 

1) iRNK se ne može integrisati u DNK domaćina jer ovo sprečava selektivna membrana koja odvaja DNK unutar ćelije sa ostatkom ćelije,

2) iRNK se relativno jednostavno dizajnira i laboratorijski sintetiše, i

3) to znači da postoji apsolutna kontrola and proteinom koji nastaje njegovim prevođenjem.

Vakcine su ispitane zlatnim standardom, a to je dvostruko slepo, placebom kontrolisano randomizirano ispitivanje. Već početkom treće faze su i Pfizer i Moderna imale oko 20k volontera u kontrolnoj i eksperimentalnoj grupi. Sa ispitivanjem se nije žurilo i one su išle prirodnim tempom. Tokom različitih faza ovih ispitivanja merene su stavke poput optimalnog puta davanja vakcine, doziranja, sigurnosti, efikasnosti, imunološkog odgovora itd.

Manje od četvrtine svih lekova koji su testirani na ovaj način bivaju odobreni.

Rezultati ovih ispitivanja su odavno objavljeni i mogu se naći bez problema na internetu i njihovu rezultati pokazuju da su sigurno i efikasne protiv SARS-CoV-2 virusa.

Često se ne razmišlja kako je zbog pandemije ogroman kapital usmeren u istraživanje vakcina i kako je jako veliki broj naučnika iz celog sveta bio uključen u njihovo razvijanje. Kombinacija višedecenijskog ispitivanja terapeutskog RNK, optimalnog lizozoma i svega ostalog što sam spomenuo je razlog zašto za razvijanje sigurnih i efikasnih vakcina nisu bile potrebne godine. Samo u Americi je do sada dato oko 334 miliona doza. Promoteri teorija zavere bez ikakvih dokaza govore o nekoj opasnosti, ali se na osnovu enormnih podataka zna da je opasnost od težih kontraindikacija minorna.

Pre pojave aviona, tj ne tako davno, se brodom iz Evrope do SAD-a putovalo oko 4 nedelje. Danas taj put traje oko 8h. Jedna od lepote nauke je mogućnost reprodukovanja ranijih ispitivanja kao i njihovo poboljšavanje. Nova znanja su pogonsko gorivo progresa koja doprinose da se stare tehnologije na brži, efikasniji, ali i sigurniji način razvijaju.

Autor: Leon Vujanović

Reference
1) https://www.nature.com/articles/s41586-020-2008-3
2) https://journals.asm.org/doi/10.1128/cmr.00023-07…
3) https://www.cell.com/…/fulltext/S1074-7613(05)00211-6…