DNA i RNA – na pewno słyszeliśmy te nazwy na lekcjach biologii... DNA, czyli kwas deoksyrybonukleinowy, to wielkocząsteczkowy związek chemiczny zbudowany z podjednostek – nukleotydów. Występuje u wszystkich organizmów żywych, a jego identyczne kopie znajdują się w każdej komórce, także ludzkiej. Z kolei RNA, czyli kwas rybonukleinowy, jest wykorzystywany w procesie wytwarzania białek, które mają aktywować układ odpornościowy. To taka odpowiedź naszego organizmu na jego doraźne potrzeby.

Szczepionka RNA (określana też mianem szczepionki nowego typu mRNA – przyp. K.K.) bazuje na naturalnych mechanizmach zachodzących w organizmie człowieka. Naukowcy są przekonani, że nie jest możliwe, aby mRNA ze szczepionki zmieniło ludzki genom, tzn. całościową informację genetyczną. Dlaczego? Ponieważ mRNA w środowisku komórkowym szybko ulega naturalnym procesom degradacji. Nie ma więc możliwości, by połączyło się z naszym DNA.

Właśnie ta nietrwałość stanowiła wielkie wyzwanie dla świata nauki. Jak z jednej strony zwiększyć odporność mRNA na enzymy degradujące, a z drugiej – spowodować, by częściej trafiało do rybosomów odpowiedzialnych za produkcję białek?

Polacy pionierami

Wbrew pozorom zastosowanie technologii mRNA w leczeniu nie jest niczym nowym. Pierwsze badania zaczęły się jeszcze we wczesnych latach 80. XX wieku, pierwsze podanie preparatu natomiast nastąpiło w 2009 r. Pandemia COVID-19 jedynie przyspieszyła prace nad tą technologią i otworzyła drogę dla dalszych działań. Uzmysłowiła, że może być bardzo pomocna w walce z innymi chorobami – w tym takimi, które od dekad zbierają milionowe żniwo. Naukowcy chcą wreszcie zahamować wysoką śmiertelność występującą w chorobach onkologicznych. Na razie istnieją szczepionki wykorzystywane w leczeniu niektórych typów nowotworów pęcherza moczowego. Trwają też intensywne badania nad szczepionką przeciw czerniakowi, który wprawdzie stanowi tylko 1% przypadków onkologicznych, jednak cechuje się wysoką śmiertelnością.

Choć w 2016 r. mogliśmy przeczytać o efektach tego przełomowego odkrycia, informacja ta jakoś nie przebiła się do powszechnej świadomości. Mowa o wynikach trwającej kilka dekad pracy zespołu polskich naukowców z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Grupa pod kierunkiem prof. n. chem. Jacka Jemielitego i dr Joanny Kowalskiej osiągnęła długo wyczekiwany sukces już w 2007 r.

– Nasz wynalazek może zostać zastosowany do przepisu na każde białko, można realnie zarządzać produkcją białek w organizmie. Ten wynalazek może dziś kupić każdy i szukać dla niego nowego zastosowania – tłumaczył w 2016 r. naukowiec. Badacze z UW pracowali nad tą koncepcją od 1980 r. Jako pierwsi zwiększyli trwałość i produktywność mRNA. Są przekonani, że doprowadzi to do przełomu w stworzeniu szczepionki na choroby onkologiczne. I nie tylko oni tak sądzą. Licencję zakupiły już dwa międzynarodowe koncerny farmaceutyczne za łączną kwotę 610 mln dol., bijąc jednocześnie rekord w dziedzinie komercjalizacji polskiej nauki. Firma Sanofi za sublicencję zapłaciła 300 mln dol. w 2015 r., dzięki czemu kontynuuje prace nad konkretnymi lekami, wykorzystując odkrycie Polaków. W 2016 r. kolejne 310 mln dol. zainwestował koncern Roche.

Zabrakło funduszy

Nasi chemicy, biolodzy i fizycy dopiero pod koniec lat 90. ubiegłego wieku określili ideę swoich badań i zaczęli opracowywać konkretne rozwiązanie. W latach 2007-08 uzyskali patenty, co pociągało za sobą przeprowadzenie badań klinicznych. Niestety, polska uczelnia nie dysponowała kwotą 20-40 mln dol. Procesu nie chciały lub nie mogły wesprzeć finansowo także rodzime firmy farmaceutyczne. Na zainwestowanie zgodziła się niemiecka firma BioNTech w 2010 r. Po pierwszej fazie badań klinicznych w 2015 r. sprzedała sublicencję wspomnianej już firmie Sanofi. Polacy z racji sublicencjonowania otrzymają na razie kilka procent kwoty, z której połowa trafi do instytutów badawczych, a druga połowa do autorów patentów.

– Początkowo to odkrycie nie zostało docenione, ale po czasie okazało się, że miało gigantyczne znaczenie – powiedział dr Robert Dwiliński, dyrektor Ośrodka Transferu Technologii przy Uniwersytecie Warszawskim. Dodał również, że w opinii ekspertów z całego świata jest to odkrycie, które można porównywać z wynalazkiem zastosowania radu i promieniotwórczości w medycynie. Może ono służyć do rekonstrukcji tkanek, ale również uruchamiać w organizmie naturalne procesy zwalczania komórek rakowych.

Jak to działa?

Komórki nowotworowe można nazwać organicznymi buntownikami. Na skutek różnych przyczyn zaczynają się mutować i nie podporządkowują się zasadom normalnego wzrostu. To tak, jakby nagle przestały słuchać sygnałów wysyłanych przez organizm. Wtedy następuje mutacja, która zmienia zdrową komórkę, uszkadzając jej DNA. Prawidłowo funkcjonujący układ odpornościowy radzi sobie ze zwalczaniem takich „zbuntowanych” komórek. Choć za powstanie tych białek niewystępujących nigdzie indziej w organizmie odpowiada mutacja, to układ odpornościowy nie może ich zniszczyć. Jeśli chory otrzyma szczepionkę na bazie mRNA, wadliwe białko powstaje tam, gdzie czekają na nie naturalni „zabójcy”, czyli limfocyty T – komórki ochrony układu odpornościowego.

Badania nie ustają

Zespół naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego pod kierunkiem prof. Jacka Jemielitego i dr hab. Joanny Kowalskiej prowadzi dalsze badania nad nowymi technologiami medycznymi. W ubiegłym roku mogliśmy przeczytać, że opracował nową metodę znakowania mRNA. Dzięki niej można będzie skuteczniej monitorować cząsteczki mRNA nie tylko w żywych komórkach, ale w całym organizmie. Badania prowadzone były na kijance danio pręgowanego. Ich obiecujący wynik może przyśpieszyć prace nad rozwojem nowoczesnych terapii opartych na mRNA.

– Opracowana przez nas technologia pozwala tworzyć sondy molekularne, które umożliwiają monitorowanie enzymów odpowiedzialnych za metabolizm mRNA w komórkach żywych – ocenia prof. Jemielity. Wyniki badań Polaków zostały opisane w czasopiśmie Nucleic Acids Research. Profesor Özlem Türeci, współzałożycielka BioNTech, poinformowała niedawno, że to, nad czym pracowali przez dziesięciolecia, aby stworzyć szczepionkę na raka, ułatwiło powstanie szczepionki na COVID-19. – Teraz wracamy do głównego celu naszej pracy naukowej: stworzenia szczepionki przeciwko rakowi – zadeklarowała prof. Türeci. Ma ona powstać przed 2030 r.