Pharmindex - lider wiedzy o lekach

Szczepionki mRNA pomogły nam przetrwać pandemię wirusa Covid-19, ale mogą również pomóc w profilaktyce innych chorób zakaźnych, zapewnić uniwersalną ochronę przed grypą, a nawet leczyć raka.

Gdy cofniemy się do 2020 roku, wpływ covid-19 stawał się coraz bardziej widoczny. Ostrzegano nas, że noszenie maseczek, dezynfekowanie wszystkiego, czego dotkniemy i trzymanie się z dala od innych ludzi to jedyne sposoby, aby uchronić się przed potencjalnie śmiertelną chorobą.

Na szczęście istniała już bardziej skuteczna forma ochrony. Naukowcy w szybkim tempie opracowywali zupełnie nowe szczepionki. W styczniu zsekwencjonowano wirus wywołujący Covid-19, a w marcu rozpoczęły się próby kliniczne szczepionek mRNA. Pod koniec roku Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków wydała pozwolenie na stosowanie tych szczepionek w nagłych przypadkach, szczepienia nabrały tempa.

Do tej pory w USA podano ponad 670 milionów dawek szczepionek.

To zadziwiająco szybkie działania jak na nowy lek, przy czym nastąpiło to po latach badań nad podstawową technologią. Naukowcy i firmy od dziesięcioleci pracowali nad lekami i szczepionkami opartymi na mRNA. Pierwsze eksperymentalne metody leczenia były testowane na gryzoniach już w latach 90-tych, w odniesieniu do takich chorób jak cukrzyca i rak.

W przypadku szczepionek mRNA nie wstrzykuje się części wirusa do organizmu człowieka, jak ma to miejsce w przypadku innych szczepionek. Zamiast tego szczepionki mRNA dostarczają kod genetyczny, który nasz organizm może wykorzystać do samodzielnego wytworzenia odpowiedniego fragmentu białka wirusowego. Cały proces jest znacznie szybszy i prostszy, a także omija konieczność hodowania wirusów w laboratorium i oczyszczania wytwarzanych przez nie białek.

Podczas gdy pierwsze zatwierdzone szczepionki mRNA są zarejestrowane w zapobieganiu Covid-19, szczepionki oparte na tej samej technologii są już badane pod kątem wielu innych chorób. Malaria, HIV, gruźlica i Zika to tylko niektóre z priorytetów. Szczepionki mRNA mogą być również stosowane w leczeniu raka, dostosowanym do potrzeb poszczególnych pacjentów. W tym przypadku pomysł polega na wywołaniu specyficznej reakcji układu odpornościowego - takiej, która ma na celu zaatakowanie komórek nowotworowych w organizmie.

Moderna, firma biotechnologiczna, która opracowała jedną z dwóch zatwierdzonych szczepionek mRNA przeciw Covid-19, pracuje nad szczepionkami oparte na mRNA przeciw m.in.: RSV (respiratory syncytial virus), HIV, Zika, Epstein-Barr virus. Firma BioNTech, która współpracowała z Pfizerem nad inną zarejestrowaną szczepionką mRNA przeciw Covid-19, bada szczepionki na gruźlicę, malarię, HIV, ospę wietrzną i grypę. Obie firmy prowadzą badania nad leczeniem raka. Wiele innych firm i laboratoriów akademickich włącza się do akcji.

Szczepionki własnej produkcji

mRNA może być wykorzystany do produkcji białek. Laboratoryjny mRNA używany w szczepionkach może kodować konkretne białko - takie, które nasz układ odpornościowy nauczy się rozpoznawać. W przypadku szczepionki przeciw Covid-19, zakodowane zostało białko kolca znajdujące się na zewnętrznej powłoce wirusa Sars-CoV-2, który wywołuje chorobę. mRNA jest zapakowany w nanocząsteczki lipidowe, małe otoczki, które pełnią role ochronną i pomagają w transporcie RNA do komórki.

Szczepionki są tanie, szybkie i łatwe do wykonania - mówi Katalin Karikó, adiunkt na Uniwersytecie Pensylwanii, pionierka badań nad wykorzystaniem mRNA do produkcji szczepionek. Są one również bardzo wydajne. "Umieszczasz mRNA w komórkach, a pół godziny później one już produkują białko" - mówi.

Kiedy układ odpornościowy zostanie wystawiony na działanie takiego białka, będzie lepiej przygotowany do wywołania silnej odpowiedzi i będzie w stanie skuteczniej zareagować, niż jeśli spotka się z wirusem po raz pierwszy. W przypadku Covid-19 uważa się, że jest to w dużej mierze spowodowane produkcją przeciwciał - białek, które chronią nas przed infekcjami. Ważną rolę odgrywają również komórki układu immunologicznego.

Teoretycznie moglibyśmy stworzyć mRNA dla niemal każdego białka, a potencjalnie także dla każdej choroby zakaźnej. To ekscytujący czas w odniesieniu do technologii szczepionek mRNA. Obecnie wiele szczepionek przeciw chorobom zakaźnym jest w fazie badań klinicznych.

Uniwersalna ochrona

Trudno przewidzieć, przeciw jakim chorobom zostaną zarejestrowane kolejne szczepionki mRNA. Duże nadzieje związane są ze szczepionką przeciw grypie. Potencjalnie, uniwersalna szczepionka mogłaby chronić przed wieloma szczepami wirusa grypy, jednocześnie chroniąc przed koronawirusem.
Obecna szczepionka przeciw grypie działa poprzez wprowadzenie białka wirusa do układu odpornościowego, który powinien zareagować i nauczyć się, jak pokonać wirusa. Jednak wyhodowanie wirusa w jajach, w celu wytworzenia białka, zajmuje miesiące. Proces produkcji musi rozpocząć się w lutym, aby szczepionka była gotowa w październiku - mówi Anna Blakney, która bada RNA na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej w Vancouver. Co roku naukowcy z półkuli północnej szacują, który szczep wirusa grypy prawdopodobnie się tam rozprzestrzeni, kierując się tym, co zadziało się na półkuli południowej.

Szacunki nie zawsze są trafne, przy czym wirus grypy może z czasem mutować, nawet gdy znajduje się w jajach. W rezultacie "jest to notorycznie mało skuteczna szczepionka" - mówi Blakney. Szczepionka przeciw grypie stosowana w USA w latach 2019-2020 miała 39% skuteczności, a ta stosowana w sezonie grypowym 2004-2005 tylko 10% skuteczności, według szacunków amerykańskich Centów Kontroli i Zapobiegania Chorobom.

Z drugiej strony, szczepionki mRNA są stosunkowo szybkie do przygotowania. "Można sobie wyobrazić, że szczepionka RNA powstaje w ciągu miesiąca" - mówi Blakney. Do września naukowcy powinni mieć dokładniejsze dane odnośnie tego, który szczep wirusa grypy ma szansę rozprzestrzenić się w październiku i być lepiej przygotowani, aby go namierzyć.

Jest jeszcze jedna potencjalna korzyść. Naukowcy mogą skonstruować szczepionki mRNA, które kodują więcej niż jedno białko wirusowe, co mogłoby pozwolić nam na stworzenie szczepionek chroniących przed wieloma szczepami wirusa grypy. Norbert Pardi z Uniwersytetu Pensylwanii i jego współpracownicy pracują nad uniwersalną szczepionką przeciw grypie - taką, która zdaniem Pardiego chroniłaby przed każdym rodzajem grypy, na którą mogą chorować ludzie. Jego zespół wykazał ostatnio, że szczepionka może chronić myszy i fretki przed 20 podtypami wirusa grypy. Inne laboratoria pracują nad szczepionkami z mRNA, które chronią przed wszystkimi koronawirusami.

Jeśli uda nam się zawrzeć kod kilku białek, istnieje możliwość ochrony przed wieloma chorobami w jednym zastrzyku. Na przykład, szczepionka firmy Moderna przeciw Covid-19, grypie i RSV jest już w fazie badań klinicznych. W przyszłości możemy pójść jeszcze dalej - jedna lub dwie dawki mogą teoretycznie chronić przed 20 różnymi wirusami, mówi Karikó.

Szczepionki na raka

Zanim ktokolwiek zaczął opracowywać szczepionki z mRNA na koronawirusa wywołującego Covid-19, badacze próbowali znaleźć sposoby wykorzystania mRNA w leczeniu raka. Tutaj podejście jest nieco inne - mRNA miałoby działać jako "terapia szczepionkowa".

W ten sam sposób, w jaki możemy uczyć nasz system odpornościowy, aby rozpoznawał białka wirusów, moglibyśmy również szklić go, aby rozpoznawał białka komórek nowotworowych. Teoretycznie takie podejście mogłoby być całkowicie spersonalizowane - naukowcy mogliby badać komórki guza konkretnego pacjenta i skonstruować dostosowaną do niego terapię, która pomogłaby jego układowi odpornościowemu pokonać nowotwór. "To fantastyczne zastosowanie RNA" - mówi Blakney. "Myślę, że to ogromny potencjał".

Szczepionki przeciw nowotworom są trudniejsze do wykonania, częściowo dlatego, że często nie ma docelowego białka. Możemy skonstruować mRNA dla białka znajdującego się na zewnętrznej powłoce wirusa, takiego jak białko spike wirusa wywołującego Covid-19. Ale kiedy nasze własne komórki tworzą guzy, często nie ma tak jasno określonego celu, mówi Karikó.

W odniesieniu do komórek nowotworowych potrzebna jest prawdopodobnie innego rodzaju odpowiedź immunologiczna niż ta wymagana do ochrony przed koronawirusem, dodaje Pardi: "Będziemy musieli wymyślić nieco inne szczepionki oparte na mRNA". Kilka prób klinicznych jest w toku, ale "przełom jeszcze nie nastąpił", dodaje.

Następna pandemia

Pomimo ogromnych obietnic, szczepionki mRNA raczej nie zapobiegną ani nie wyleczą każdej choroby, przynajmniej w obecnym stanie techniki. Po pierwsze, niektóre z tych szczepionek muszą być przechowywane w zamrażarkach w niskiej temperaturze - mówi Karin Loré, immunolog z Instytutu Karolinska w Sztokholmie. W niektórych częściach świata nie ma takiej możliwości.

Niektóre choroby stanowią większe wyzwanie niż inne. Aby zapobiegać chorobie zakaźnej, mRNA w szczepionce musi kodować odpowiednie białko - kluczowy sygnał, który da układowi odpornościowemu podstawę do rozpoznania intruza i obrony przed nim. W przypadku niektórych wirusów, takich jak Covid-19, znalezienie takiego białka jest dość proste.

Ale dla innych nie jest to takie proste. Trudniejsze może być znalezienie dobrych celów dla szczepionek, które chronią nas na przykład przed zakażeniami bakteryjnymi - mówi Blakney. HIV również sprawia trudności. "Nigdy nie znaleziono takiej formy białka, która indukowałaby skuteczną odpowiedź immunologiczną na HIV", mówi Blakney.

"Nie chcę sprawiać wrażenia, że szczepionki mRNA będą rozwiązaniem na wszystko" - mówi Loré. Blakney się z tym zgadza. "Widzieliśmy efekty, jakie te szczepionki mogą wywołać, i jest to naprawdę ekscytujące" - mówi. "Ale nie sądzę, że z dnia na dzień wszystkie szczepionki staną się szczepionkami RNA".

Mimo to, jest na co czekać. W 2023 roku możemy spodziewać się zaktualizowanej szczepionki przeciw Covid-19. Naukowcy mają również nadzieję, że w najbliższej przyszłości zostanie zarejestrowanych więcej szczepionek mRNA. "Naprawdę mam nadzieję, że w ciągu najbliższych kilku lat będziemy mieli inne zatwierdzone szczepionki mRNA przeciw chorobom zakaźnym" - mówi Pardi.

Pardi planuje przyszłość na wypadek kolejnej globalnej epidemii, która może dotyczyć wirusa grypy. Nie wiemy, kiedy nastąpi kolejna pandemia, "ale musimy być na nią gotowi" - mówi. "To oczywiste, że jeśli rozpoczniesz pracę nad szczepionką w środku pandemii, to będzie za późno".

 

Autor:
Jessica Hamzelou, MIT Technology Review

Źródło:
What's Next in Tech: What’s next for mRNA vaccines, technologyreview.com, 05.01.2023 r.

Tłumaczenie:
Pharmindex Poland Sp. z o.o., kopiowanie całości lub fragmentów zabronione.