Anul 2020 nu ne-a rezervat doar oribila surpriza a unei pandemii provocate de un virus cumplit, ci odata cu aceasta, a stimulat initiativele pentru realizarea unei noi arme menite sa o combata: vaccinul pe baza de ARN mesager.
Avand in vedere ca studiul coronavirusurilor a debutat cu mai bine de 18 ani in urma, respectiv dupa ce omenirea a facut cunostinta cu SARS (in 2002) si cu MERS (in 2012) e oarecum descumpanitor ca actuala pandemie ne-a gasit atat de putin pregatiti si lipsiti de aparare, dar noile virusuri tind sa devina din ce in ce mai agresive si mai surprinzatoare, dand fir de tors la nesfarsit oamenilor de stiinta.
„Revolutionar este mai degraba faptul ca am adoptat in cele din urma aceasta tehnica, demonstrand pe deplin ca este pe cat de sigura, pe atat de eficienta”, afirma Stefan Dascalu, cercetatorul roman si imunolog din cadrul Universitatii din Oxford.
Dar pentru a intelege cum s-a ajuns la obtinerea unor rezultate spectaculoase in acest context, e necesar sa aruncam o privire peste umar pentru a analiza in mod just evolutia scuturilor vaccinale care reusesc sa salveze de zeci si zeci de ani milioane de vieti.
Vaccinul: obiective esentiale si variante mai vechi
Vaccinul, in general, a fost conceput astfel incat sa indeplineasca trei obiective de baza:
- generarea imunitatii impotriva unei anumite boli;
- declansarea procesului cunoscut sub denumirea de raspuns imunitar;
- Crearea de anticorpi/celule specifice menite sa recunoasca rapid patogenul-tinta.
In vederea atingerii acestui triplu deziderat, vaccinurile de pana acum au fost realizate pe baza a trei variante diverse, fiecare din acestea aducandu-si contributia in mod decisiv la eliminarea din peisaj a multor boli grave ce au secerat de-a lungul timpului o multime de persoane.
Unul din acestea este vaccinul dezvoltat prin utilizarea unor versiuni (fie ele inactivate, fie atenuate) ale microorganismelor identificate drept responsabile pentru declansarea imbolnavirii, un altul este cel obtinut pe baza fragmentelor de microorganisme de acest tip, iar cel de-al treilea este cel obtinut pe baza de vectori virali – o tehnica biotehnologica utilizata pentru infiltrarea de material genetic la nivel celular.
Dar cea mai interesanta si mai noua metoda de obtinere a unui vaccin eficient este cea utilizata in prezent in lupta impotriva Covid-19, respectiv varianta care utilizeaza ARN-ul mesager, studiata la randul sau de peste un deceniu, fara sa fi fost insa aprobata pentru a fi utilizata pentru om pana in momentul in care pandemia actuala nu si-a aratat fata hidoasa, facand ravagii in randurile populatiei Terrei.
Asta in ciuda faptului ca formula s-a dovedit stiintific, inca din primele faze de testare, extrem de promitatoare si cu un profil de siguranta cat se poate de incurajator, iar oamenii de stiinta detineau deja suficiente resurse, cunostinte si instrumente care sa le faciliteze dobandirea unor mijloace eficiente de administrare fara a risca o stimulare excesiva a sistemului imunitar al organismului uman.
De ce s-a apelat la ARN ca vector de propulsie a informatiei vaccinale
Acidul ribonucleic sau mai pe scurt ARN-ul, este o componenta nucleica ce foloseste informatia ereditara continuta in acidul dezoxiribonucleic (ADN) in cadrul sintezei proteinelor. In ciuda faptului ca moleculele de ADN si de ARN prezinta o structura similara, rolurile lor sunt diferite, chiar daca sunt indeplinite in simbioza.
La nivelul nucleului unei celule, informatia genetica purtata de ADN este transmisa in matricea ARN pentru ca intr-o faza succesiva sa fie tradusa intr-o proteina citoplasmatica ce constituie de fapt totalitatea elementelor apartenete unei molecule, in afara de nucleu.
Acasta functie specifica indeplinita de ARN a atras atentia specialistilor cu peste 15 ani in urma, intuindu-se modul in care ar putea fi utilizata in laborator pentru dievrse scopuri, dar indeosebi pentru a realiza transportatori de informatie meniti sa stimuleze atat raspunsul imun celular cat si cat si raspunsul imun umoral, suficient de puternic pentru a se putea renunta complet la adjuvanti cand se realizeaza un vaccin.
„Tehnologia ARN-ului mesager modificat a aparut in universul stiintific in 2005, cand a fost utilizata pentru prima data in scopul codificarii anumitor proteine terapeutice utilizate in tratamentul infarctului”, amintea biochimista Katalain Karico – o veritabila pioniera a cercetarii acestei tehnologii, nominalizata pentru prestigiosul premiu Nobel.
In acelasi timp, cercetatorii au remarcat faptul ca odata incapsulat in lipozomi – un fel de bole lipidice – ARN-ul isi imbunatateste stabilitatea si patrunde cu mai multa usurinta in celule, ceea ce a condus la actuala formula de dezvoltare a vaccinului produs atat de Pfizer cat si de Moderna.
Cheia ambelor vaccinuri este tocmai ARNm-ul, ca molecula vectoriala cu unic filament ce furnizeaza instructiuni celulelor pentru a demara procesul de producere a proteinei Spike si pentru a mobiliza sistemul imunitar impotriva coronavirusului.
Modul de functionare al vaccinului pe baza de ARN mesager
Denumirea de „vaccin pe baza de ARN mesager” se datoreaza faptului ca utilizeaza o originala metoda de trasport tranzitoriu a unei informatii precise in organismul uman, prin injectarea unei scheme dedicate in celule, fara a afecta nucleul acestora din urma, conservandu-se asadar pe deplin patrimoniul genetic natural al subiectului vaccinat.
Este vorba despre o secventa creata cu scopul de a fi utilizata intr-un numar limitat, pentru ca intr-o faza succesiva sa fie complet degradata, dar nu inainte de a declansa procesul de producere a proteinei Spike, menite sa genereze raspuns imunitar.
Potrivit explicatiilor publicate la nivelul portalului oficial al Ministerului Sanatatii din Romania,
„ARN-ul mesager din vaccin este o copie a unei mici parti din ARN-ul virusului SARS-CoV-2; aceasta molecula are rolul de a oferi celulelor noastre instructiunile necesare pentru a produce proteina Spike, proteina la care sistemul imun va reactiona prin producerea de anticorpi specifici”.
Temerile oamenilor de stiinta au fost legate in buna parte nu atat de periculozitatea introducerii in peisaj a acestui actor pe post de „mesager”, asa dupa cum se speculeaza in anumite cercuri, ci tocmai de rapiditatea degradarii sale – o chestiune care ar fi putut compromite total misiunea vaccinului in cazul in care mesagerul ar fi fost distrus inainte de a incredinta organismului pretiosul sau mesaj de alarma.
„ARN-ul mesager este o molecula neinfectioasa, care nu se poate integra in ADN-ul uman si care este repede inlaturata odata ce si-a indeplinit scopul, acela de a produce proteina Spike”, se precizeaza in lucrarea de specialitate intitulata „mRNA vaccines – a new era in vaccinology” (2018).
Pentru a schematiza „etapele de lucru” ale unui vaccin pe baza de ARN mesager, avem la dispozitie o succesiune de patru faze esentiale, gratie carora se obtine efectul declansator al imunitatii fara a produce boala.
Prima faza: consta in transportarea informatiei genetice dedicate necesara initierii procesului de producere a proietinei Spike in organism;
A II-a faza: recunoasterea de catre sistemul imunitar al organismului a proteinei straine, cu declansarea raspunsului just in urma caruia se genereaza anticorpi;
A III-a faza: reprezinta mai degaba o aprofundare a gradului de siguranta oferit de aceasta metoda, derivand din faptul ca proteina Spike ce intra in componenta vaccinului ARN mesager nu poate sa declanseze boala, intrucat un coronavirus are nevoie de peste 20 de proteine pentru a ataca efectiv organismul;
A IV-a faza: consta in distrugerea si eliminarea din organism a ARN-ului mesager care a trasmis informatia, printr-un proces elementar de hidroliza enzimatica, de pe urma caruia se desfac legaturile chimice ale componentelor acestuia.
Avantajele oferite de vaccinul ARN mesager
In comparatie cu vaccinurile produse in trecut, cele pe baza de ARN mesager prezinta un enorm avantaj legat de dinamicile accelerate ale procesului de realizare si ale unor metode de productie ce nu implica costuri exagerate.
In alta ordine de idei, este de necontestat avantajul reprezentat de capacitatea ARN-ului mesager de a stimula raspuns imunitar intr-un mod ce suporta modificari in vederea dobandirii unui profil de siguranta cat mai bun cu putinta.
In acest context, vaccinul pe baza de ARN mesager este si mai demn de stima in comparatie cu vaccinurile conventionale, avand in vedere continutul sau care se reduce exclusiv la elementele strict necesare pentru producerea proteinei fata de care se genereaza raspunsul imunitar, este lipsit de infectiozitate si nu influenteaza informatia genetica a individului intrucat nu interactioneaza cu genomul uman ADN, fiind eliminat in scurta vreme prin procese celulare absolut naturale.
Intr-o viziune extinsa din punct de vedere al perspectivei, tehnologia ARN care se afla la baza producerii vaccinurilor anti-Covid-19 prezinta un potential incomensurabil in ceea ce priveste posibilitatea de a transforma procesul de directionare a celulelor organismului uman in vederea producerii de proteine intr-o oportunitate de tratare a multor alte patologii infectioase pe viitor, incurajand indeosebi cercetatorii sa-si puna mari sperante in identificarea unei arme eficiente impotriva cancerului sau fibrozei cistice de pilda.
Unicul dezavantaj prezentat de ARN-ul mesager este constituit de propria sa fragilitate in sensul ca vaccinul Pfizer de pilda, are nevoie de o temperatura extrem de scazuta pentru pastrare (-80°C) – conditie ce creeaza evidente probleme de natura logistica.
Este vorba insa despre o tehnologie relativ recenta, astfel incat oamenii de stiinta de pe mai toate meridianele lumii lucreaza intens in scopul imbunatatirii acestei solutii atat de promitatoare; cu siguranta, peste numai cativa ani, vom regasi in farmacii formule accesibile tuturor, provenite din laboratoarele diverselor case farmaceutice care abordeaza acelasi tip de vaccin.
Bibliografie:
- Zanders, Edward D. – „The Science and Business of Drug Discovery: Demystifying the Jargon”, 2020;
- Chevalier Christophe, Calzas Cynthia, descamps Delphyne & Chignard Michel – „Innovative Therapeutic and Vaccine Approaches Against Respiratory Pathogens”, 2020;
- Fernando P. Polack, M.D., Stephen J. Thomas, M.D.Nicholas Kitchin, M.D., Judith Absalon, M.D.,Alejandra Gurtman, M.D.,Stephen Lockhart, D.M.,John L. Perez, M.D., Gonzalo Pérez Marc, M.D., Edson D. Moreira, M.D., Cristiano Zerbini, M.D., Ruth Bailey, B.Sc., Kena A. Swanson, Ph.D., et al., for the C4591001 Clinical Trial Group – „Safety and Efficacy of the BNT162b2 mRNA Covid-19 Vaccine”, 2020;
- Josh, Jagran – „Covid-19 Vaccination”, 2021.
- Biography
Catalin Stanculescu Ph.D. is an independent researcher and historian specializing in mythology, ancient history, sacred sites, comparative religion, and ancient philosophy. Catalin is the author of numerous articles on sites like www.mythologica.ro or www.descopera.org based on mythology in romanian language.