შვედეთის სამეფო ინსტიტუტის ნობელის ასამბლეამ გადაწყვიტა, რომ 2023 წლის ნობელის პრემია ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში გადასცეს კატალინ კარიკოს და დრიუ ვაისმანს მათი აღმოჩენებისთვის ნუკლეოზიდური ფუძის იმ მოდიფიკაციათა შესახებ, რომლებმაც COVID-19-ის საწინააღმდეგო ეფექტიანი mRNA ვაქცინები შექმნა გახადა შესაძლებელი.
ნობელის ორი ლაურეატის აღმოჩენა კრიტიკულად მნიშვნელოვანი იყო 2020 წელს დაწყებული პანდემიისას COVID-19-ის საწინააღმდეგო ეფექტიანი mRNA ვაქცინების შესაქმნელად. თავიანთ რევოლუციური აღმოჩენებით, რომლებმაც ფუნდამენტურად შეცვალა ჩვენი წარმოდგენა ინფორმაციული რნმ-ის (mRNA) ჩვენს იმუნურ სისტემასთან ურთიერთქმედების შესახებ, ლაურეატებმა უპრეცედენტო წვლილი შეიტანეს ვაქცინის შექმნაში მაშინ, როდესაც ადამიანის ჯანმრთელობას თანამედროვე ეპოქაში ერთ-ერთი ყველაზე დიდი საფრთხე ემუქრებოდა.
ვაქცინები პანდემიამდე
ვაქცინაცია ასტიმულირებს იმუნური პასუხის წარმოქმნას კონკრეტული პათოგენისადმი. შედეგად, სხეული შემდეგში დაავადებასთან ბრძოლისთვის უკვე მზადაა, თუკი ის მას შეხვდება. უკვე დიდი ხანია, არსებობს ვაქცინები, რომლებიც მოკლულ ან შესუსტებულ ვირუსებს ეფუძნება. ამის მაგალითია პოლიოს, წითელას ან ყვითელი ცხელების ვაქცინები. 1951 წელს, ნობელის პრემია ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში მაქს ტეილერს სწორედ ყვითელი ცხელების საწინააღმდეგო ვაქცინის შექმნისთვის გადაეცა.
ბოლო ათწლეულებში მოლეკულურ ბიოლოგიაში მიღწეული პროგრესის წყალობით, შეიქმნა ვაქცინები, რომლებიც არა მთლიან ვირუსებს, არამედ მხოლოდ მათ ცალკეულ კომპონენტებს ეფუძნება. ამ ვირუსული გენეტიკური კოდის ნაწილი, რომლებშიც ძირითადად ვირუსის ზედაპირზე არსებული ცილებია ჩაშიფრული, გამოიყენება იმ ცილების წარმოსაქმნელად, რომლებიც განაპირობებენ ვირუსების დამბლოკავი ანტისხეულების წარმოქმნას. ამის მაგალითია B ჰეპატიტისა და ადამიანის პაპილომავირუსის საწინააღმდეგო ვაქცინები. ამავე დროს, ვირუსული გენეტიკური კოდის შეიძლება გარდაიქმნას უსაფრთხო გადამტან ვირუსად, რასაც „ვექტორს“ უწოდებენ. ეს მეთოდია გამოყენებული ებოლას ვირუსის საწინააღმდეგო ვაქცინაში. ვექტორული ვაქცინების გაკეთებისას, ჩვენს უჯრედებში წარმოიქმნება კონკრეტული ვირუსული ცილები, რომლებიც ასტიმულირებენ 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 მცდელობა საკმაოდ რთული აღმოჩნდა.
mRNA ვაქცინები
ჩვენს უჯრედებში, დნმ-ში ჩაშიფრული გენეტიკური ინფორმაცია ინფორმაციულ რნმ-ს (mRNA) გადაეცემა, რომელიც ცილების წარმოების ერთგვარ შაბლონად გამოიყენება. 1980-იან წლებში შეიქმნა ეფექტიანი მეთოდი რომლითაც mRNA უჯრედული კულტურის გარეშე იწარმოებოდა; ამას in vitro ტრანსკრიფცია უწოდეს. ამ გადამწყვეტმა ნაბიჯმა დააჩქარა მოლეკულური ბიოლოგიის გამოყენება რამდენიმე სფეროში.
გაჩნდა იდეა mRNA ტექნოლოგიების ვაქცინებსა და სხვა პრეპარატებში გამოყენების შესახებაც, მაგრამ იქვე თავი იჩინა დაბრკოლებებმა. In vitro ტრანსკრიბირებული mRNA არასტაბილურად მიიჩნეოდა და რთული იყო მისი მიწოდება, რაც მოითხოვდა გადამტანი ლიპიდების დახვეწილი სისტემების შექმნას, რომლებშიც mRNA უნდა გახვეულიყო. ამას გარდა, in vitro წარმოებული mRNA იწვევდა ანთებით რეაქციებს. ამიტომ, კლინიკური მიზნებისთვის mRNA ტექნოლოგიის შექმნის ენთუზიაზმი საკმაოდ შეზღუდული იყო.
ამ დაბრკოლებებმა ხელი ვერ შეუშალა უნგრელ ბიოქიმიკოს კატალინ კარიკოს, რომელიც მკურნალობაში mRNA-ის გამოყენების მეთოდების შექმნაზე მუშაობდა. 1990-იანი წლების დასაწყისში, როდესაც ის პენსილვანიის უნივერსიტეტის ასისტენტ-პროფესორი იყო, ერთგული რჩებოდა თავისი ხედვისა, რომლის მიხედვითაც, მკურნალობაში mRNA-ის გამოყენება შესაძლებელი იყო, მიუხედავად იმ მრავალი სირთულისა, რასაც საკუთარი პროექტების დონორების დარწმუნებაში აწყდებოდა. უნივერსიტეტში კარიკოს ახალი კოლეგა გახდა იმუნოლოგი დრიუ ვაისმანი. ის დენდრიტული უჯრედებით იყო დაინტერესებული, რომლებსაც მნიშვნელოვანი ფუნქცია აქვთ იმუნურ მეთვალყურეობაში და ვაქცინით გამოწვეული იმუნური პასუხების გააქტიურებაში.
ახალი იდეებით აღფრთოვანებული ორი მკვლევრის თანამშრომლობა მალევე დაიწყო და ის ფოკუსირებული იყო, როგორ ურთიერთქმედებდა სხვადასხვა ტიპის რნმ იმუნურ სისტემასთან.
გარღვევა
კარიკომ და ვაისმანმა შენიშნეს, რომ დენდრიტული უჯრედები in vitro ტრანსკრიბირებულ mRNA-ს უცხო ნივთიერებად აღიქვამდნენ, რაც მათ გააქტიურებას და ანთებითი სასიგნალო მოლეკულების გამოყოფას იწვევდა. მათ აინტერესებდათ, რატომ აღიქმებოდა in vitro ტრანსკრიბირებული mRNA უცხო სხეულად მაშინ, როცა ძუძუმწოვართა უჯრედების mRNA იგივე რეაქციას არ იწვევდა. კარიკომ და ვაისმანმა გააცნობიერეს, რომ სხვადასხვა ტიპის mRNA-ში უნდა ერთმანეთისგან გამორჩეულიყო ზოგიერთი კრიტიკული თვისება.
რნმ ოთხ ფუძეს შეიცავს, რომელთა აბრევიატურებია A, U, G და C; 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, რაც არ გააჩნდა in vitro ტრანსკრიბირებულ mRNA-ს. მათ აინტერესებდათ, ახსნიდა თუ არა არასასურველ ანთებით რეაქციას in vitro ტრანსკრიბირებულ რნმ-ში შეცვლილი ფუძეების არარსებობა. ამის გასარკვევად, მათ mRNA-ს სხვადასხვა ვარიანტები შექმნეს, რომელთაგან თითოეულს ფუძეში ჰქონდა უნიკალური ქიმიური ცვლილებები, რომლებსაც ისინი დენდრიტულ უჯრედებს გადასცემდნენ.
შედეგი გასაოცარი იყო: mRNA-ში შეტანილი მოდიფიკაციების შემდეგ, ანთებითი პასუხი თითქმის მთლიანად გაქრა. ეს გახლდათ პარადიგმის ცვლილება ჩვენს წარმოდგენაში უჯრედების მიერ სხვადასხვა სახის mRNA-ის ამოცნობისა და რეაგირების შესახებ. კარიკო და ვაისმანი მაშინვე მიხვდნენ, რომ მათ აღმოჩენას დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა მკურნალობაში mRNA-ს გამოყენებისთვის. მათ მიერ მიღებული ასეთი შედეგები ოფიციალურად 2005 წელს გამოქვეყნდა, COVID-19-ის პანდემიის დაწყებამდე 15 წლით ადრე.
2008 და 2010 წლებში გამოქვეყნებულ კვლევებში, კარიკომ და ვაისმანმა აჩვენეს, რომ ფუძეების შეცვლით დამზადებული mRNA-ის შეყვანა მნიშვნელოვნად ზრდიდა ცილების წარმოებას, ვიდრე შეუცვლელი mRNA. ამ ეფექტის მიზეზი იყო ცილების წარმოების მარეგულირებელი ფერმენტის შემცირებული აქტივაცია. იმის აღმოჩენით, რომ ფუძის მოდიფიკაციები ანთებით რეაქციებსაც ამცირებდა და ცილების წარმოებასაც ზრდიდა, კარიკომ და ვაისმანმა სრულიად მოსპეს ის კრიტიკული დაბრკოლებები, რომლებიც mRNA-ის კლინიკურ გამოყენებას ეღობებოდა.
mRNA ვაქცინები
mRNA ტექნოლოგიისადმი ინტერესმა ზრდა დაიწყო და 2010 წელს, ამ მეთოდის შექმნაზე უკვე რამდენიმე კომპანია მუშაობდა. შეიქმნა ვაქცინები ზიკას ვირუსისა და MERS-CoV-ის წინააღმდეგ; ეს უკანასკნელი COVID-19-ის გამომწვევი კორონავირუსის, SARS-CoV-2-ის ახლო ნათესავია. 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.
mRNA ვაქცინების შთამბეჭდავი მოქნილობა და შექმნის სიჩქარე გზას უხსნის სხვა ინფექციურ დაავადებათა ვაქცინების ახალ პლატფორმებს. მომავალში, ეს ტექნოლოგია შეიძლება გამოიყენონ თერაპიული ცილების შესაყვანად ზოგიერთი ტიპის კიბოს სამკურნალოდ.
SARS-CoV-2-ის წინააღმდეგ ასევე სწრაფად შეიქმნა სხვადასხვა მეთოდოლოგიაზე დაფუძნებული სხვა რამდენიმე ვაქცინაც; საერთო ჯამში, გლობალურად მოხდა COVID-19-ის ვაქცინის 13 მილიარდზე მეტი დოზის ადმინისტრირება. ამ ვაქცინებმა მილიონობით ადამიანის სიცოცხლე გადაარჩინეს და მრავალ ადამიანს დაავადების გართულება აარიდეს. სწორედ ამ ყველაფერმა განაპირობა, რომ საზოგადოება ნორმალურ ცხოვრებას დაუბრუნდა.
ინფორმაციული რნმ-ის (mRNA) ფუძის მოდიფიკაციების მნიშვნელობის შესახებ ფუნდამენტური აღმოჩენებისა გამო, ნობელის პრემიის წლევანდელმა ლაურეატებმა კრიტიკულად მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანეს ჩვენი დროის ჯანდაცვის ერთ-ერთი უდიდესი კრიზისის დაძლევაში.
მომზადებულია nobelprize.org-ის მიხედვით.
