Д-р Дрю Вайсман: иРНК технологията се използва не само във ваксини срещу COVID-19, но и срещу рак

Пандемията от COVID-19 постави всички в ситуация, с която никога не сме се сблъсквали. Медицинските работници се откъснаха от семействата си, за да спасяват животи. Учените бяха погълнати от това да разгадаят вируса и да разработят ваксини за изключително кратко време. При тяхното създаване различните екипи заложиха на различни подходи – някои традиционни, други – не. иРНк ваксините никога по-рано не бяха използвани върху хора, но експертите от фармацевтичните компании „Pfizer/BioNTech“ и „Moderna“ доказаха, че това е напълно възможно.

Три са основните характеристики на иРНК препаратите, които ги превърнаха в най-широко разпространения вид ваксини: опростеният им принцип на действие, силният имунитет, който осигуряват и безопасността им.

Зараждане на идеята за РНК технологията

Още през 1990 г. Джон Улф стига до извода, че РНК технологията може да се използва за терапевтични цели. Каталин Карико, унгарски биохимик и асистент в Университета на Пенсилвания по онова време, също вярва в потенциала на иРНК и се присъединява към Улф.

През годините различни екипи и финансиращи организации успяват да увеличат потенциала на иРНК молекулата, която дотогава е известна със своята неустойчивост. Дрю Вайсман споделя вижданията на Карико и двамата поставят началото на сътрудничество, което ще се окаже в основата на иРНК ваксината, спасила живота на милиони хора по света.

Към днешна дата д-р Вайсман е професор в областта на проучванията върху ваксините към медицинското училище „Perelman“ на Университета на Пенсилвания. Той ръководи ключови изследвания върху РНК и вродения имунен отговор, резултатите от които се използват при създаването на ваксини и за усъвършенстване на генната терапия. През 2021 г. и той, и Карико са удостоени с множество награди за приноса им в разработването на иРНК ваксини. Имената им се спрягат и като потенциални кандидати за Нобелова награда.

Както стана ясно, технологията може да има широко приложение в различни области на медицината. Ето какво сподели проф. Вайсман за ролята на иРНК при създаването на ваксини срещу рак.

иРНК молекулата се използва и при разработването на ваксини срещу рак. Какъв е принципът им на действие?

Препаратите срещу рак имат най-вече терапевтична роля, не толкова превантивна. Технологиите при създаването им са няколко. „BioNTech“ и „Moderna“ работят върху персонализирани ваксини. Това означава, че туморът се изважда от пациента, след което се секвенира, откриват се мутациите, произвежда се иРНК, насочена към конкретния протеин в тях, и се създава самата ваксина. Нейната задача е да активира Т-клетките, които атакуват тумора. Целият този процес е много скъп.

Други компании избират различен подход. Те изолират туморни антигени и антигени, свързани с тумора. Съществуват туморни антигени за рак на простатата, рак на стомаха, меланом (рак на кожата) и други. Много екипи опитваха да създадат работещи ваксини срещу тези онкологични заболявания. До днес нито един от тях не постигна особен успех. Сега е различно, но въпреки това предстои дълъг път, докато препаратите бъдат усъвършенствани достатъчно.

Ваксината срещу рак просто съдържа протеина на съответната соматична мутация и така успява да отключи имунен отговор срещу тумора. Защо обаче имунната ни система не успява да разпознае тази мутация без ваксината?

Средата на тумора потиска изключително много имунитета на човека. В нея преобладават именно такъв вид клетки. Тялото не може да развие достатъчно силна имунна реакция срещу рака. В своите ранни проучвания Стив Розенберг изважда тумори от пациентите си, изолира лимфоцитите и отново ги активира. След това връща тумора в тялото и с изненада открива, че лимфоцитите вече имат способността да го атакуват. Оказва се, че той изважда деактивирани, анергични клетки, а връща такива, които вече могат да се борят с рака.

„Студени“ наричаме туморите, които не предизвикват имунен отговор. Има начини, по които можем да ги превърнем в „горещи“. Методологията е напълно различна и не е свързана с ваксините, а с действия, които се извършват върху самия тумор, така че да придобие имуногенност, тоест да накара антигена да отключи имунна реакция.

Ваксините, които „BioNTech“ използват, се базират на немодифицирана РНК, която има още една спомагателна функция – да активира имунната ни система, така че да започне да се бори с тумора. Липидните наночастици (LNP) изпълняват същата роля, така че, ако се използва модифицирана РНК, то те ще предизвикат нужния имунен отговор срещу епитопите.

Какви други РНК терапевтични средства са в процес на разработка в момента?

Заедно с правителствената агенция за иновативни технологии в областта на отбраната DARPA работим върху създаването на иРНК, която кодира моноклонални антитела срещу напълно непознати, новопоявили се болести. Ако проектът ни се увенчае с успех, при избухване на епидемия ще е достатъчно да се вземе кръвна проба от преболедувал човек и в рамките на 60 дни да се създаде моноклонално антитяло, което да неутрализира причинителя. Вече имаме всички нужни условия. Единственото, което ще трябва да се направи, е да се секвенира антитяло от оцелял и да се разработи съответната иРНК.

иРНК в областта на генната терапия

Работим и върху няколко метода на генна терапия. Обикновено тя се извършва като се вземат клетки от пациента и бъдат лекувани в лабораторни условия. В САЩ вече има одобрена генна терапия при сърповидноклетъчна анемия. Тя включва изваждане на значително количество от костния мозък, неговото инфектиране с вид вирус, наречен lentivirus, който лекува заболяването, и накрая връщане на веществото в тялото на болния.

В Африка обаче има проблем, тъй като всяка година около 200 000 души се раждат с тази болест, а да се извършат 200 000 биопсии е невъзможно предвид високата им цена. Лечението струва почти половин милион долара и е необходимо пациентът да бъде настанен в специализирано здравно заведение.

Затова насочихме вниманието си към in vivo генната терапия. Разбрахме как да насочим липидните наночастици към точно определен вид клетки. Вече можем да насочваме Т-клетки, както и стволови клетки от бял дроб, мозък, сърце или костен мозък, като свържем антитяло или част от него с повърхността на липидните наночастици. След като се закрепи за съответната клетка, то прехвърля и липидните наночастици. Ние успяхме да ги насочим и към стволови клетки на костния мозък, като с тях пренасяме РНК, кодираща протеини като Cas9. С помощта на системата за генна редакция CRISPR протеинът може да коригира гена β-globin. Накратко, само с една венозна инжекция бихме могли да лекуваме сърповидноклетъчна анемия.

Пандемията от коронавирус се оказа добра предпоставка за създаването на нови ваксини. Какво е постигнато до момента?

Аз и колегите ми работим върху РНК от поне 20 години, а от 8 години върху нуклеозидномодифицирани иРНК-LNP (липидни наночастици) ваксини. Пандемията избухна в момент, когато самите иРНК препарати вече бяха готови. Оставаше само да се добави секвенцията на спайк протеина, което беше лесно. Ето защо ваксините се появиха бързо.

В самото начало, когато беше одобрена ваксината, нямаше достатъчно суровини. „Pfizer“ и „Moderna“ изградиха съоръжения за производство на фармацевтични продукти, но ензимите, нуклеотидите и други съставки, необходими за създаването на препарата, трудно можеха да бъдат намерени в толкова големи количества. Те трябваше да бъдат доставени от други места, което изискваше ускоряване на производството им. Разбрахме как можем да произведем голям брой ваксини Ψ-mRNA-LNP, а компаниите производители „Pfizer“ и „Moderna“ намериха начин да ги направят стабилни при температура от -20°С до 4°С, променяйки някои от солите и захарите в помощните вещества.

Аденовирусните ваксини също вече участваха в клинични изпитания, когато избухна пандемията от коронавирус. Затова учените успяха бързо да секвенират шиповия му протеин и да го вкарат в аденовируса. Технологията бе създадена преди появата на новия SARS-CoV-2.