Preskočiť na obsah Preskočiť na pätu (NCP VaT)
VEDA NA DOSAH – váš zdroj informácií o slovenskej vede

Ľudí ochraňujú pred koronavírusom, dokážu mRNA vakcíny predchádzať aj rakovine?

Simona Dulajová

Nový spôsob očkovania vedci prvýkrát predstavili svetu v čase globálnej pandémie. Už dnes predpovedajú jeho nasledujúce použitie v prevencii neinfekčných ochorení.

MRNA vakcína proti koronavírusu. Zdroj: iStockphoto.com

Ilustračný obrázok, Zdroj: iStockphoto.com

Tradičné očkovacie metódy, medzi ktoré patria oslabené alebo inaktivované celovírusové vakcíny, zachraňujú každoročne milióny životov.

Vďaka ich využitiu sa k najväčším úspechom modernej imunológie zaraďuje vyhladenie vírusu pravých kiahní a takmer úplná eradikácia detskej obrny či osýpok.

Tieto vakcíny však nepredstavujú univerzálne riešenie v oblasti prevencie všetkých infekčných ochorení. Problémom sú totiž patogény, ktoré dokážu efektívne napádať adaptívny imunitný systém.

Ďalšou výzvou preventívnej liečby sú neinfekčné druhy rakoviny, ktoré predstavujú najčastejšiu príčinu smrti v ľudskej populácii.

Nová generácia mRNA vakcín, ktorú svetu výskumníci prvýkrát predstavili v boji s ochorením Covid-19, môže preto formovať budúcnosť očkovacej stratégie.

Čo ich odlišuje od tradičných vakcín a prečo sú prevratným objavom?

Tradičné vakcíny fungujú, ale ich výroba je zdĺhavá

Hlavným cieľom očkovania je naučiť imunitný systém rozpoznávať patogénnu látku, ktorá môže napadnúť telo hostiteľa. Ak napríklad imunitný systém vie, ako vyzerá vírus ochorenia Covid-19, dokáže ho krátko po nakazení efektívne napadnúť a zneškodniť.

Tradičnou očkovacou stratégiou je využitie celého patogénu alebo jeho kritickej časti. Výrobný proces tohto druhu vakcín je však mimoriadne zdĺhavý.

Aby vedci dokázali potrebnú očkovaciu látku vyrobiť, musia najskôr vypestovať obrovské množstvá daného vírusu v kontrolovaných laboratórnych podmienkach a potom vírus oslabiť alebo z neho vyextrahovať potrebnú časť. Posledné tri desaťročia preto biotechnológovia hľadali spôsob, ako proces výroby urýchliť.

Riešením je učivo základnej školy

Mediátorová ribonukleová kyselina (mRNA) bola objavená v roku 1961 pri snahe objasniť, ako bunka premieňa genetický kód (DNA) uchovaný vo svojom jadre na biologicky funkčné jednotky (proteíny).

Dnes sa centrálna dogma molekulárnej biológie vyučuje už na základných školách. V skrátenej podobe hovorí o prepise DNA do mRNA a jej následnom preklade do proteínov.

Syntéza proteínu. DNA, mRNA a polypeptidová reťaz. Zdroj: iStockphoto.com

Syntéza proteínu. DNA, mRNA a polypeptidová reťaz. Zdroj: iStockphoto.com

Základnými princípmi centrálnej dogmy sa pritom neriadia len komplexné organizmy, ale aj najnižšie formy života – vírusy. Vírusy si svoj genetický materiál vo forme RNA alebo DNA uchovávajú v proteínovom obale. Na to, aby vyrobili svoj obal zložený zo špecifických proteínových štruktúr, potrebujú informácie z génov prepísať do špecifickej mRNA, ktorá vytvorí podľa inštrukcií žiadané proteíny.

Približne pred 30 rokmi si položili vedci ďalšiu otázku: „Čo ak by sme poznali konkrétnu štruktúru mRNA, ktorá v sebe nesie inštrukciu na výrobu vitálnej časti vírusu?” Výroba veľkého množstva mRNA v laboratórnych podmienkach je relatívne nenáročným a rýchlym procesom. Mohol by sa imunitný systém učiť aj takýmto spôsobom?

Od predstáv k realite

V teoretickej rovine malo všetko fungovať, v praxi však vedci museli prekonať niekoľko prekážok.

Prvým zásadným problémom bola silná imunitná odpoveď v bunkách laboratórnych zvierat, ktoré rozoznali cudzorodú syntetickú mRNA. mRNA musela byť preto pred podaním upravená tak, aby pripomínala prirodzene sa tvoriacu molekulu. Ďalšie úpravy sa zameriavali na prenos mRNA do bunky, jej ochranu pred zničením v krvnom obehu a na žiaduce rozoznanie výsledného proteínu imunitným systémom.

Po desiatkach rokov predklinických testov sa dve výskumné skupiny dokázali priblížiť k vytvoreniu univerzálnej kostry, ktorá mohla byť, opäť len v teoretickej rovine, použitá na výrobu vakcíny proti ktorejkoľvek infekčnej chorobe. V ideálnom prípade by stačilo do kostry pridať mRNA špecifickú pre daný patogén.

Jedna skupina pracovala pod spoločnosťou Moderna, druhá v spolupráci spoločností Pfizer a BioNTech.

Krst pandémiou

V roku 2019 zasiahla celý svet pandémia covidu-19. Len pár týždňov po identifikovaní špecifického koronavírusu sa čínskym vedcom podarilo opísať štruktúru všetkých jeho génov a svoje výsledky publikovali online.

Behom desiatich minút od zverejnenia týchto cenných dát začali obe výskumné skupiny pracovať na dizajne budúcej mRNA vakcíny. O pár týždňov neskôr mali vyrobené také množstvo, ktoré postačovalo na klinické testovanie zvierat aj ľudí. O ďalších 11 mesiacov boli mRNA vakcíny schválené britskými aj americkými kontrolnými úradmi, ktoré ich označili za efektívne a bezpečné.

Z výskumného hľadiska to znamenalo obrovský úspech. V minulosti nebola totiž žiadna vakcína vyvinutá rýchlejšie ako za 4 roky.

Dokážu mRNA vakcíny predchádzať aj rakovine?

Napriek stále pretrvávajúcej hrozbe šírenia koronavírusu sa výrobcovia mRNA vakcín zameriavajú aj na iné infekčné patogény.

Už teraz testujú vakcíny proti chrípke, ebole a Zika vírusu. Zároveň pracujú aj na liečbe rakoviny. Rakovinové bunky si totiž tiež vytvárajú vlastné proteíny, ktoré by mohli byť zasiahnuté mRNA vakcínou.

Momentálne prebiehajú prvé fázy klinických testovaní na viacerých druhoch rakoviny. Na jednom z nich sa zúčastnila aj mladá žena Cassidy, ktorá dostávala personalizovanú mRNA liečbu v kombinácii s imunoterapeutickým liečivom. Jej príbeh so šťastným koncom spracoval na svojich stránkach National Geographic.

Okrem pacientov trpiacich rakovinou predstavuje mRNA technológia nádej aj pre ľudí čakajúcich na liečbu cystickej fibrózy alebo autoimunitných ochorení, akým je napríklad skleróza multiplex.

Už prvé výsledky z klinických štúdií naznačujú, že ide o prelomový objav. Technológia mRNA vakcín by však neexistovala bez niekoľkoročnej práce tisícok vedcov po celom svete, ktorí svoj život zasvätili hľadaniu odpovedí na tie najzložitejšie otázky.

Zdroje:

  1. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cancer
  2. DOI: 10.1038/nrd.2017.243
  3. DOI: 10.3390/vaccines9020147
  4. DOI: 10.3389/fimmu.2019.00594
  5. National Geographic
  6. DOI: 10.3390/ijms21186582

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.