«Здоровье» (АКИpress) — Вакцины с мРНК помогли нам пережить пандемию COVID-19, но они также могут помочь защититься от многих других инфекционных заболеваний, обеспечить универсальную защиту от гриппа и даже лечить рак. Об этом пишет MIT Technology Review.
Вернитесь в 2020 год, если сможете это вынести. В течение года росло и влияние covid-19. Нас предупредили, что ношение защитных масок, дезинфекция всего, к чему мы прикасались, и держаться подальше от других людей — это единственные способы защитить себя от потенциально смертельной болезни.
К счастью, более эффективная форма защиты находилась в разработке. Ученые быстро разрабатывали совершенно новые вакцины. В январе был секвенирован вирус, вызывающий COVID-19, а в марте начались клинические испытания вакцин с использованием матричной РНК. К концу года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США выдало разрешение на экстренное использование этих вакцин, и усилия по вакцинации пошли в гору.
На сегодняшний день людям в США было доставлено более 670 млн доз вакцин.
Это поразительно быстрый поворот для любого нового лекарства. Но это следует за годами исследований основной технологии. Ученые и компании десятилетиями работали над методами лечения и вакцинами на основе мРНК. Первые экспериментальные методы лечения заболеваний, включая диабет и рак, были испытаны на грызунах еще в 1990-х годах.
Эти вакцины не основаны на введении части вируса человеку, как это делают многие другие вакцины. Вместо этого они доставляют генетический код, который наш организм может использовать для самостоятельного создания соответствующего фрагмента вирусного белка. Весь процесс намного быстрее и проще и позволяет, например, не выращивать вирусы в лаборатории и не очищать белки, которые они производят.
Но в то время как первые одобренные мРНК-вакцины предназначены для covid-19, аналогичные вакцины сейчас изучаются для целого ряда других заболеваний . Малярия, ВИЧ, туберкулез и вирус Зика — это лишь некоторые из потенциальных целей. Вакцины мРНК также могут быть использованы для лечения рака, адаптированного к конкретным людям. Здесь идея состоит в том, чтобы вызвать специфический ответ иммунной системы, который предназначен для атаки опухолевых клеток в организме.
Moderna, биотехнологическая компания, разработавшая одну из двух одобренных мРНК-вакцин против covid-19, разрабатывает мРНК-вакцины против РСВ (респираторно-синцитиального вируса), ВИЧ, Зика, вируса Эпштейна-Барр и других. Компания BioNTech, которая в партнерстве с Pfizer разработала другую одобренную вакцину против COVID-19 на основе мРНК, изучает вакцины от туберкулеза, малярии, ВИЧ, опоясывающего лишая и гриппа. Обе компании работают над лечением рака. И многие другие компании и академические лаборатории присоединяются к этому процессу.
Самодельные вакцины
Сама информационная РНК представляет собой цепь генетического кода, которая может быть прочитана вашей ДНК и использована для создания белков. Созданная в лаборатории мРНК, используемая в вакцинах, может кодировать определенный белок, который мы хотели бы научить нашей иммунной системе распознавать. В случае с вакцинами против covid-19 кодом является шиповидный белок, обнаруженный на внешней оболочке вируса Sars-CoV-2, который вызывает заболевание. Сама мРНК упакована в липидные наночастицы — крошечные маленькие оболочки, которые помогают ей пережить путешествие в ваше тело.
Вакцины дешевы, быстры и просты в изготовлении, говорит Каталин Карико, адъюнкт-профессор Пенсильванского университета, которая стала пионером в исследованиях по использованию мРНК для вакцин. Они также очень эффективны. «Вы помещаете [мРНК] в клетки, и через полчаса они уже производят белок», — говорит она.
Идея состоит в том, что после того, как ваша иммунная система подверглась воздействию такого белка, она лучше подготовлена для того, чтобы выработать сильную реакцию, если она когда-либо столкнется с самим вирусом. В случае с covid-19 считается, что это в значительной степени связано с выработкой антител — белков, которые защищают нас от инфекций. Обученные иммунные клетки также играют важную роль.
Теоретически мы могли бы создать мРНК практически для любого белка и потенциально нацелиться на любое инфекционное заболевание. Это захватывающее время для технологии мРНК-вакцины, и вакцины от многих инфекционных заболеваний в настоящее время проходят клинические испытания.
Универсальная защита
Трудно точно предсказать, какие мРНК-вакцины могут быть следующими, чтобы попасть в медицинские клиники. Но большие надежды на вакцину против гриппа. Потенциально универсальная вакцина могла бы защитить от нескольких штаммов гриппа, одновременно защищая от коронавируса.
Нынешняя вакцина против гриппа работает, вводя белок вируса в вашу иммунную систему, которая должна вызвать реакцию и научиться побеждать вирус. Но требуются месяцы, чтобы вырастить вирус в яйцах, чтобы сделать этот белок. Производственный процесс должен начаться в феврале, чтобы вакцина была готова к октябрю, говорит Анна Блэкни, изучающая РНК в Университете Британской Колумбии в Ванкувере, Канада. Каждый год ученые в Северном полушарии угадывают, какой штамм гриппа может там распространиться, глядя на то, что произошло в Южном полушарии.
Связанная история
Следующее действие для матричной РНК может быть больше, чем вакцины против COVID-19
Новые вакцины с матричной РНК для борьбы с коронавирусом основаны на технологии, которая может изменить медицину. Далее: серповидноклеточная анемия и ВИЧ.
Эти догадки не всегда точны, и вирус гриппа может со временем мутировать, даже находясь в яйцах. В результате «это общеизвестно неэффективная вакцина», — говорит Блэкни. Согласно оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний США , вакцина против гриппа, использовавшаяся в США в 2019-2020 годах, была эффективна на 39%, а вакцина, использовавшаяся в сезон гриппа 2004-2005 годов, была эффективна только на 10%.
С другой стороны, мРНК-вакцины производятся относительно быстро. «Вы можете себе представить, что на изготовление РНК-вакцины уходит месяц, — говорит Блэкни. К сентябрю у ученых должно быть гораздо лучшее представление о том, какой штамм гриппа, скорее всего, начнет распространяться в октябре, и они будут лучше подготовлены для борьбы с ним.
Есть еще одно потенциальное преимущество. Ученые могут создавать мРНК-вакцины, кодирующие более одного вирусного белка, что может позволить нам создавать вакцины, защищающие от нескольких штаммов гриппа. Норберт Парди из Пенсильванского университета и его коллеги работают над универсальной вакциной против гриппа, которая, по мнению Парди, защитит от всех типов гриппа, которыми могут заболеть люди. Его команда недавно показала, что вакцина может защитить мышей и хорьков от 20 подтипов гриппа . Другие лаборатории работают над мРНК-вакцинами, которые защищают от всех коронавирусов.
Если мы сможем включить код для нескольких белков, появится возможность защититься от нескольких болезней одним приемом. Например, вакцина Moderna от Covid, гриппа и РСВ уже проходит клинические испытания. В будущем мы могли бы пойти еще дальше — теоретически всего один или два укола могут защитить вас от 20 различных вирусов, — говорит Карико.
Вакцины против рака
Прежде чем кто-либо начал разрабатывать мРНК-вакцины для коронавируса, вызывающего Covid-19, исследователи пытались найти способы использования мРНК для лечения рака . Здесь подход немного другой — мРНК будет работать как «терапевтическое вакцинное средство».
Точно так же, как мы можем научить нашу иммунную систему распознавать вирусные белки, мы можем научить ее распознавать белки раковых клеток. Теоретически этот подход можно было бы полностью персонализировать — ученые могли бы изучать клетки опухоли конкретного человека и создавать индивидуальное лечение, которое помогло бы собственной иммунной системе этого человека победить рак. «Это фантастическое применение РНК, — говорит Блэкни. «Я думаю, что там есть огромный потенциал».
Противораковые вакцины было сложнее сделать, отчасти потому, что часто нет четкой белковой мишени. Мы можем создать мРНК для белка на внешней оболочке вируса, такого как шиповидный белок вируса, вызывающего covid-19. Но когда наши собственные клетки образуют опухоли, такой очевидной цели часто нет, говорит Карико.
Раковым клеткам, вероятно, требуется иммунный ответ, отличный от того, который необходим для защиты от коронавируса, добавляет Парди: «Нам нужно будет придумать немного другие вакцины на основе мРНК». Проводится несколько клинических испытаний, но «прорыва еще не произошло», добавляет он.
Следующая пандемия
Несмотря на огромные перспективы, мРНК-вакцины вряд ли предотвратят или вылечат все существующие заболевания, по крайней мере, в современном состоянии технологий. Для начала некоторые из этих вакцин необходимо хранить в низкотемпературных морозильных камерах, говорит Карин Лоре, иммунолог из Каролинского института в Стокгольме, Швеция. Это просто не вариант в некоторых частях мира.
И некоторые болезни представляют большую проблему, чем другие. Для защиты от инфекционного заболевания мРНК в вакцине должна кодировать соответствующий белок — ключевой сигнал, который даст иммунной системе возможность распознавать и защищаться. Для некоторых вирусов, таких как covid-19, найти такой белок довольно просто.
Но это не так просто для других. Например, может быть сложнее найти хорошие мишени для вакцин, которые защищают нас от бактериальных инфекций, говорит Блэкни. С ВИЧ тоже было тяжело. «Они никогда не находили ту форму белка, которая вызывает иммунный ответ, который действительно хорошо работает против ВИЧ», — говорит Блэкни.
«Я не хочу создавать впечатление, что мРНК-вакцины решат все проблемы, — говорит Лоре. Блэкни соглашается. «Мы видели эффекты, которые могут [иметь] эти вакцины, и это действительно захватывающе», — говорит она. «Но я не думаю, что за одну ночь все вакцины станут РНК-вакцинами».
Тем не менее, есть много чего ожидать. В 2023 году можно ожидать появления обновленной вакцины против COVID-19. И исследователи надеются, что в ближайшем будущем мы увидим больше мРНК-вакцин в клиниках. «Я очень надеюсь, что в ближайшие пару лет у нас появятся другие одобренные мРНК-вакцины против инфекционных заболеваний», — говорит Парди.
Он заранее планирует следующую глобальную вспышку болезни, которая вполне может быть связана с вирусом гриппа. Мы не знаем, когда разразится следующая пандемия, «но мы должны быть к ней готовы», — говорит он. «Совершенно ясно, что если начать разработку вакцины в разгар пандемии, будет уже слишком поздно».