Proteinele virale sunt administrate ca antigen sub formă de vaccin și sistemul imunitar al organismului formează anticorpi împotriva antigenului dat oferind astfel protecție împotriva oricărei infecții viitoare. Interesant este că aceasta este prima dată în istoria omenirii când mARN-ul corespunzător în sine este administrat sub forma unui vaccin care utilizează mașina celulară pentru exprimarea/translarea antigenului/proteinei. Acest lucru transformă efectiv celulele corpului într-o fabrică pentru producerea antigenului, care, la rândul său, furnizează activ imunitate prin generarea de anticorpi. Aceste vaccinuri ARNm s-au dovedit a fi sigure și eficiente în studiile clinice umane. Și, acum, COVID-19 ARNm vaccinul BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) este administrat oamenilor conform protocolului. Fiind primul vaccin ARNm aprobat în mod corespunzător, acesta este o piatră de hotar în știință care a inaugurat o nouă eră în medicină și livrarea medicamentelor. Acest lucru ar putea vedea în curând aplicarea ARNm tehnologia pentru tratamentul cancerului, gama de vaccinuri pentru alte boli și, astfel, posibil schimbarea practicii medicinei și modelarea completă a industriei farmaceutice în viitor.
Dacă o proteină este necesară în interiorul unei celule pentru tratarea unei afecțiuni sau pentru a acționa ca un antigen pentru dezvoltarea imunității active, acea proteină trebuie să fie livrată în celulă în siguranță, în formă intactă. Aceasta este încă o sarcină dificilă. Ar putea proteina să fie exprimată direct în celulă prin injectarea acidului nucleic corespunzător (ADN sau ARN), care apoi folosește mașina celulară pentru exprimare?
Un grup de cercetători a conceput ideea unui medicament codificat pentru acid nucleic și a demonstrat pentru prima dată în 1990 că injectarea directă de ARNm în mușchiul șoarecelui a dus la exprimarea proteinei codificate în celulele musculare(1). Acest lucru a deschis posibilitatea unor terapii bazate pe gene, precum și vaccinuri bazate pe gene. Această dezvoltare a fost considerată o tehnologie disruptivă față de care se vor măsura viitoarele tehnologii de vaccinare (2).
Procesul de gândire s-a schimbat rapid de la „bazat pe gene” la „ARNmtransferul de informații bazat pe baza de date, deoarece ARNm a oferit mai multe avantaje în comparație cu ADN-ul întrucât ARNm nici nu se integrează în genom (deci nu se integrează genomică dăunătoare) și nici nu se reproduce. Are doar elemente necesare direct pentru exprimarea proteinei. Recombinarea între ARN monocatenar este rară. Mai mult, se dezintegrează în câteva zile în interiorul celulelor. Aceste caracteristici fac ARNm mai potrivit ca moleculă sigură și tranzitorie purtătoare de informații pentru a acționa ca vector pentru dezvoltarea vaccinului bazat pe gene (3). Odată cu progresele tehnologice legate în special de sinteza mARN-urilor proiectate cu codurile corecte care ar putea fi livrate în celule pentru exprimarea proteinelor, domeniul de aplicare s-a extins și mai mult de la vaccinuri la medicamentele terapeutice. Utilizarea ARNm a început să atragă atenția ca o clasă de medicamente cu potențială aplicație în domeniile imunoterapiilor pentru cancer, vaccinurile pentru boli infecțioase, inducerea pe bază de ARNm a celulelor stem pluripotente, livrarea asistată de ARNm a nucleazelor de proiectare pentru ingineria genomului etc. (4).
Urgență de vaccinuri pe bază de ARNm iar terapiile au obținut o creștere suplimentară prin rezultatele studiilor preclinice. S-a descoperit că aceste vaccinuri declanșează un răspuns imun puternic împotriva țintelor bolilor infecțioase la modelele animale ale virusului gripal, virusului Zika, virusului rabiei și altele. Rezultate promițătoare au fost, de asemenea, văzute prin utilizarea ARNm în studiile clinice pentru cancer (5). Realizând potențialul comercial al tehnologiei, industriile au făcut investiții uriașe în cercetare și dezvoltare în vaccinuri și medicamente pe bază de ARNm. De exemplu, până în 2018, Moderna Inc. s-ar putea să fi investit deja mai mult de un miliard de dolari, în timp ce încă la mulți ani distanță de orice produs comercializat. (6). În ciuda eforturilor concertate de utilizare a ARNm ca modalitate terapeutică în vaccinurile împotriva bolilor infecțioase, imunoterapiile cancerului, tratamentul bolilor genetice și terapiile de înlocuire a proteinelor, aplicarea tehnologiei ARNm a fost restricționată din cauza instabilității și predispoziției sale la degradare de către nucleaze. Modificarea chimică a ARNm a ajutat puțin, dar livrarea intracelulară a rămas încă un obstacol, deși nanoparticulele pe bază de lipide sunt folosite pentru a furniza ARNm (7).
A venit adevăratul impuls către progresul tehnologiei ARNm pentru terapii, datorită situației nefericite prezentate de întreaga lume. Covid-19 pandemic. Dezvoltarea unui vaccin sigur și eficient împotriva SARS-CoV-2 a devenit cea mai mare prioritate pentru toată lumea. Un studiu clinic multicentric la scară largă a fost efectuat pentru a stabili siguranța și eficacitatea vaccinului ARNm COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Studiul a început pe 10 ianuarie 2020. După aproximativ unsprezece luni de muncă riguroasă, datele din studiul clinic au demonstrat că COVID-19 poate fi prevenit prin vaccinare folosind BNT162b2. Acest lucru a oferit dovada conceptului că vaccinul pe bază de ARNm poate oferi protecție împotriva infecțiilor. Provocarea fără precedent reprezentată de pandemie a ajutat să demonstreze că un vaccin pe bază de ARNm poate fi dezvoltat în ritm rapid, dacă sunt disponibile resurse suficiente. (8). Vaccinul ARNm de la Moderna a primit, de asemenea, autorizație de utilizare de urgență de la FDA luna trecută.
Atât COVID-19 vaccinuri ARNm adică BNT162b2 de la Pfizer/BioNTech și lui Moderna mRNA-1273 este acum utilizat pentru vaccinarea oamenilor conform protocoalelor naționale pentru administrarea vaccinului (9).
Succesul a doi Covid-19 Vaccinurile mARN (BNT162b2 ale Pfizer/BioNTech și Moderna mRNA-1273) în studiile clinice și aprobarea ulterioară a acestora pentru utilizare reprezintă o piatră de hotar în știință și medicină. Aceasta s-a dovedit o tehnologie medicală cu potențial ridicat, nedovedită până acum, pe care comunitatea științifică și industria farmaceutică o urmăresc de aproape trei decenii. (10).
Noul entuziasm în urma acestui succes este obligat să adune energii după pandemie, iar terapia ARNm s-ar dovedi în continuare a fi o tehnologie disruptivă care introduce o nouă eră în medicină și știința administrării medicamentelor.
***
Referinte
- Wolff, JA şi colab., 1990. Transfer direct de genă în muşchiul şoarecelui in vivo. Science 247, 1465–1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918
- Kaslow DC. O tehnologie potențială perturbatoare în dezvoltarea vaccinurilor: vaccinuri bazate pe gene și aplicarea lor la bolile infecțioase. Trans R Soc Trop Med Hyg 2004; 98:593 – 601; http://dx.doi.org/10.1016/j.trstmh.2004.03.007
- Schlake, T., Thess A., et al., 2012. Dezvoltarea tehnologiilor ARNm-vaccin. Biologie ARN. 2012 noiembrie 1; 9(11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269
- Sahin, U., Karikó, K. & Türeci, Ö. Terapie bazată pe ARNm - dezvoltarea unei noi clase de medicamente. Nature Review Drug Discovery 13, 759–780 (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278
- Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. și colab., 2018. Vaccinuri ARNm — o nouă eră în vaccinologie. Nature Review Drug Discovery 17, 261–279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243
- Cross R., 2018. Poate mRNA să perturbe industria medicamentelor? Publicat 3 septembrie 2018. Știri de chimie și inginerie Volumul 96, Numărul 35 Disponibil online pe https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Accesat pe 27 decembrie 2020.
- Wadhwa A., Aljabbari A., și colab., 2020. Oportunități și provocări în livrarea de vaccinuri bazate pe ARNm. Publicat: 28 ianuarie 2020. Pharmaceutics 2020, 12(2), 102; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102
- Polack F., Thomas S., și colab., 2020. Siguranța și eficacitatea vaccinului ARNm BNT162b2 Covid-19. New England Journal of Medicine. Publicat 10 decembrie 2020. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577
- Public Health England, 2020. Ghid – Protocol național pentru vaccinul ARNm COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Publicat 18 decembrie 2020. Ultima actualizare 22 decembrie 2020. Disponibil online la https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Accesat pe 28 decembrie 2020.
- Servick K., 2020. Următoarea provocare a ARNm: Va funcționa ca medicament? Ştiinţă. Publicat 18 decembrie 2020: Vol. 370, numărul 6523, p. 1388-1389. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 Disponibil online la adresa https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info
***
