mRNA cjepiva – budućnost je postala sadašnjost

Ujedinjeno Kraljevstvo prva je država na svijetu koja je još prošle godine odobrila mRNA cjepivo protiv koronavirusa. Osim što je taj postupak ulijevao nadu da će pandemija uskoro završiti, on je ujedno predstavio prekretnicu u svijetu znanosti. Naime, prvi je put mRNA tehnologija poslužiti kao platforma za razvoj imuniteta.

No, kako bi se razumio koncept mRNA cjepiva, potrebno je upoznati se s nekoliko informacija o središnjoj dogmi molekularne biologije. Kako djeluje to revolucionarno cjepivo? Je li ga moguće razviti ga u tako kratkom vremenu? Na koji način je budućnost postala –  sadašnjost i naša svakodnevica?

Središnja dogma molekularne biologije glasi DNA-mRNA-proteini. No, što ona predstavlja? Riječ je o procesu koji se neprestano odvija u našem organizmu. DNA molekula nalazi se u svakoj stanici organizma, a posebna je po tome što sadrži informacije u vidu gena. Svima je poznato da su upravo geni ti koji definiraju ono što mi jesmo – od boje kose i očiju pa sve do visine, izgleda i karaktera. Procesom prepisivanja (transkripcije) iz DNA molekule koja se sastoji od dva međusobno povezana lanca, nastaje mRNA molekula koja se sastoji od jednog lanca.

Za razliku od DNA molekule u kojoj se nalaze apsolutno sve informacije (geni) koje definiraju jednu osobu, prepisivanjem nastaje mRNA molekula koja sadrži tek nekoliko informacija (gena) za kojima postoji potreba u datom trenutku. Zatim slijedi proces prevođenja (translacija) kada iz mRNA molekule nastaje „konačan“ proizvod – protein. Proteini su jedna od najbitnijih struktura u organizmu. Osim što izgrađuju naše stanice, omogućavaju komunikaciju među njima te, u konačnici, osiguravaju odvijanje životno nužnih funkcija u organizmu. Od proteina su izgrađena sva živa bića, a jednako tako i virusi.

Još od 18. stoljeća, kad je Edward Jenner de facto uspostavio proces vakcinacije (danas definirano pojmom cijepljenje), temeljna ideja cjepiva je unositi u organizam oslabljenog ili mrtvog uzročnika bolesti. S vremenom i razvojem tehnologije, cijepljenjem su se jednako tako počeli unositi i dijelovi mikroorganizama.

Unošenjem oslabljenih i mrtvih uzročnika bolesti ili njihovih dijelova, mi vlastitom imunosnom sustavu dostavljamo „neprijatelja na pladnju“. Cijepljenjem se imunosnom sustavu daje neprijatelj koji nema mogućnost napada te kao takav služi stanicama imunosnog sustava da ga „prouče“ i odmjere. Ali i da pripreme odgovarajuću artiljeriju koja će biti cijelo vrijeme u stanju pripravnosti. Kada taj isti taj neprijatelj iz našeg okoliša pokuša napasti organizam, imunosni sustav aktivira artiljeriju i uništi ga.

Zapravo možemo reći da cijepljenjem u kontroliranim uvjetima oponašamo uobičajeni susret s mikroorganizmom bez mogućnosti inficiranja organizma i suočavanja s po život opasnim situacijama.

*

Priča o mRNA cjepivima je nešto drugačija od one o „klasičnim“ cjepivima. Ideja njihova djelovanja i dalje pomalo nalikuje filmu znanstvene fantastike, unatoč tome što je registrirano prvo cjepivo takvog oblika u svijetu.

mRNA cjepiva, kao što i sam naziv kaže, temelje se na mRNA molekuli. U prethodnom ulomku objašnjena je temeljna dogma molekularne biologije nužna za razumijevanje mRNA vakcina. Takvim se cjepivom u organizam unosi mRNA molekula koja „nosi“ informaciju o nekom dijelu uzročnika bolesti. U slučaju Covida riječ je o S (engl. spike) proteinu. Dakle, ta mRNA molekula nema informaciju o cjelokupnoj virusnoj čestici virusa Covid-19, nego samo o jednom njezinu fragmentu – spike proteinu.

Kada mRNA uđe u ljudsku stanicu, stanice proizvode virusni spike protein procesom prevođenja (translacije). Stanice ljudskog imunosnog sustava prepoznaju da je riječ o nekim „stranim“ strukturama te aktiviraju povratni odgovor. Proizvode se protutijela koja se vežu za spike proteine proizvedene u ljudskim stanicama. Na taj način ponovo smo našem imunosnom sustavu dostavili „neprijatelja na pladnju“, ali u ovom slučaju dio tog neprijatelja smo sami proizveli. Nakon što se odvije opisani proces, prilikom ponovnog kontakta s virusom iz okoliša, organizam je zaštićen jer je njegov imunosni sustav „naučio“ kako se obraniti od njega i kako ga napasti.

*

Prilikom proizvodnje mRNA cjepiva nije potrebno raditi direktno s virusima koji izuzetno otežavaju proces patentiranja cjepiva. Dovoljno je sintetizirati molekulu mRNA. Onog trenutka kada se definira cjelokupni genski materijal nekog tipa virusa, u laboratorijskim uvjetima moguće je umjetno stvoriti mRNA molekulu bez potrebe za „manevriranjem“ tim istim virusom. Tako je američka tvrtka Moderna proizvela mRNA molekulu koja sadrži informaciju o spike proteinu novog koronavirusa u samo dva dana! Naravno, do tad je već bio analiziran genski materijal novog koronavirusa u drugim istraživanjima.

S druge strane, kod klasičnih cjepiva potrebno je više vremena kako bi se „uzgojili“ uzročnici bolesti ili pripremili njihovi dijelovi. Najbolji primjer je cjepivo protiv gripe. Potrebno je otprilike šest mjeseci da se definira koji tip virusa gripe je zastupljen u pojedinoj sezoni. Zatim se taj tip virusa mora uzgajati. Slijedi dizajniranje hibrida koji se injektira u pileće embrije gdje se umnaža. Nakon što se dovoljno umnoži, čestice se izoliraju i ubijaju, a virusni proteini pročišćavaju.

Lako se može zaključiti kako je dobivanje „klasičnih“ cjepiva daleko dugotrajnije od dobivanja mRNA cjepiva. No, ne smijemo zanemariti još jednu prednost. Kod klasičnih cjepiva proteini se moraju izolirati i pročišćavati, što je izuzetno složen proces. Za razliku od toga, kod mRNA cjepiva naše tijelo samo proizvodi te proteine i izbjegava se proces pročišćavanja, što cjepivu daje dodatnu sigurnost.

Najvažniji problem koji se vezuje uz mRNA cjepivo je nestabilnost mRNA molekule. U medijima se moglo čitati kako će se cjepiva morati čuvati na otprilike  -80 °C, zbog čega zdravstvene ustanove nabavljale odgovarajuće hladnjake. Razlog zašto se mora čuvati na tako niskoj temperaturi je nestabilnost molekule mRNA.  Pri višim temperaturama razara se njezina struktura, a samim time gubi se funkcija cjepiva. No, za taj problem postoji rješenje, a to je hladni lanac. Cjepiva se od same proizvodnje pa sve do primjene čuva u hladnim uvjetima, stoga i njihova djelotvornost ostaje nepromijenjena.

Kada se govori o cjepivima, na umu je potrebno imati dvije stvari. Jedna je cjepivo kao vid zaštite od pojedinog uzročnika bolesti, a druga je tehnologija izrade cjepiva.

mRNA tehnologija nije razvijena tijekom 2020. godine. Ona je poznata više od 5 godina, a postoji potencijal njezine primjene i u liječenju tumora. Dakle, kada govorimo o razvoju cjepiva protiv Covida, mora se naglasiti kako taj razvoj nije ab ovo, nego se koristi tehnologija koja je duže vrijeme poznata znanstvenoj zajednici. Razvoj novog cjepiva stoga podrazumijeva pronalazak odgovarajućeg materijala novog uzročnika bolesti koji će se organizmu dostaviti već poznatom tehnologijom.

Osim toga, 2020. godina je posebna po još jednoj stvari. Fokus cjelokupne znanstvene zajednice i većine farmaceutskih tvrtki bio je usmjeren na razvoj novog cjepiva protiv Covida. Ulaganje takve količine resursa također pridonosi bržem razvoju sigurnog i učinkovitog cjepiva. Jedan od elemenata koji je usporavao razvoj cjepiva bila je birokracija. Mjeseci i godine prolazili bi prije nego što bi se „verificirali“ papiri. No, u razdoblju pandemije svima je u interesu bilo što brže je obuzdati, stoga ne iznenađuje ažurnost birokratskog dijela u razvoju cjepiva.

Cjepivo je lijek, a svaki lijek ima nuspojave. Najčešće nuspojave cjepiva su oticanje dijela tijela gdje je cjepivo aplicirano, povišena tjelesna temperatura, bol u mišićima i slično. No, kod svakog lijeka radi se omjer koristi i rizika. Ukoliko korist u velikoj mjeri nadmašuje rizik daje se zeleno svjetlo za njegovo stavljanje na tržište. Rizik od razvoja temperature koja će trajati par dana u odnosu na korist u vidu dugotrajne imunosti na neku bolest je neusporedivo manji.

Također, prilikom postavljanja cjepiva na tržište, ono mora naići na odobrenje regulatornih agencija. Svaki lijek, a samim time i cjepivo, podliježe rigoroznim standardima sigurnosti i učinkovitosti, a na tržište dolaze samo oni koji te rigorozne standarde zadovolje.

Jedini način da se pandemija stavi pod kontrolu i pobijedi u bliskoj budućnosti je procjepljivanje. Tim postupkom razvija se kolektivna imunost društva, poznatija i kao imunitet krda.  Na taj se način slobodno kolanje virusa u zajednici zaustaviti.

Imunitet krda, iako je u osnovi povezan samo i isključivo s cijepljenjem, često se spominje i u kontekstu prebolijevanja bolesti te razvoja kolektivne imunosti. Ali, u tom scenariju je prisutna velika etička dilema. A ona je – je li moralno ugroziti najranjivije društvene skupine radi stjecanja kolektivne imunosti? No, ista te etička dilema u kontekstu imuniteta krda povezanog s procjepljivanjem ne postoji.