История мРНК вакцин. Часть 1
Для широкой публики мРНК вакцины как будто бы внезапно с неба свалились, вскоре после начала пандемии COVID-19. На самом же деле научному направлению их «породившему» уже более 30 лет. Я давно хотел написать об истории этой отрасли науки, находящейся на стыке многих дисциплин (молекулярной и клеточной биологии, иммунологии, вирусологии, генетики, фармакологии). И не только потому, что многим хотелось бы узнать побольше о вакцинных препаратах, которые им вводятся. В этой истории немало поворотов, интересных персонажей и она даёт впечатление о реалиях современного мира учёных. А мир этот далёк от его образа в замечательном кино «Девять дней одного года» (хотя, наверное, это не самый знакомый фильм для большинства читателей моего блога)
Дабы в «повествовании» появилась интрига, подброшу прогноз - раньше или позже за разработку мРНК вакцин будет присуждена Нобелевская премия. Но кто её получит? Потенциальных претендентов явно больше трёх. Собственно пост о них, и, упрощённо, о том, что ими сделано.
Пионерский эксперимент, доказавший возможность доставки в клетку «работоспособной» синтетической мРНК
В 1987 году Robert Malone, в то время аспирант (PhD student) Института Солка в Калифорнии, приготовил липидные частицы (липосомы), наполненные синтетической мРНК. Он установил, что в таком виде можно доставить требуемую мРНК в клетки и запустить в этих клетках синтез белка, кодируемого данной мРНК. R. Malone сразу же понял, что этот научный результат открывает большие перспективы - новый класс медицинских препаратов (правда, о вакцинах поначалу речь не шла). Он постарался закрепить свой приоритет, попросив коллег поставить подписи на страницах его лабораторного журнала с описанием этих экспериментов. Что и было сделано (эти документы сохранились). Статья с описанием этого открытия (R. Malone в ней первый автор) была опубликована в солидном научном журнале (PNAS) в 1989 году. Увы, дальнейшая научная судьба R. Malone сложилась неудачно. Неприятности начались с того, что он поругался со своим научным руководителем, весьма известным молекулярным биологом Inder Verma и покинул Институт Солка, так и не защитив свою диссертацию. Что именно послужило «яблоком раздора» достоверно неизвестно, но можно предположить, что I. Verma стал отодвигать R. Malone от этого открытия. Кстати, в последующем I. Verma оказался в центре скандала (ненаучного). Углубляться не буду. Желающие легко могут найти информацию об этом.
Из Института Солка Malone ушёл не «абы куда», а в биотех стартап, учредителем которого был никто иной как Philip Fegne. Именно его метод использовал Malone для приготовления своих липосом. В этой компании R. Malone попытался сделать мРНК вакцину против ВИЧ (в модельных экспериментах на мышах). Попытка оказалась неудачной - антительный ответ на введение препарата отсутствовал. Но, возможно, это была первая работу по мРНК вакцинам. Далее отношения с P. Fegner также испортились. R. Malone утверждает, что Verma и Fegner «сговорились» и сделали так, чтобы только они были основными бенефициантами патента на использование синтетических мРНК как терапевтических препаратов и вакцин. Естественно, Verma и Fegner это категорически отрицают. R. Malone снова сменил место работы и в течении ряда лет безуспешно пытался получить финансирование на разработки мРНК вакцин. Затем он переключился на ДНК вакцины, которые в то время «вошли в моду». Но в этой области он как-то «затерялся». Сам Robert Malone, считает себя несправедливо забытым, цитирую: «изобретателем мРНК вакцин». В этом есть доля истины, хотя последнее время о нём вспомнили. Посмотрим оценит ли его вклад Нобелевский комитет. Мне кажется, что Нобелевскую премию он вряд ли получит.
В тени ДНК вакцин
Поначалу «климат» для продвижения исследований мРНК вакцин складывался весьма неблагоприятно. Во многом это было связано с тем, что появилась альтернатива, казавшаяся намного более перспективной - ДНК вакцины. В 1993 году было впервые продемонстрировано, что внутримышечное введение ДНК, кодирующей белок, вызывает иммунный ответ на этот белок. Многим показалось, что до вакцин один шаг - сделать ДНК, кодирующую тот или иной белковый протективный антиген, и - «вакцина готова».
Все, кто имел дело в лаборатории с нуклеиновыми кислотами хорошо знают, что работать с РНК намного сложнее, чем с ДНК. Связано это с тем, что РНКазы (ферменты разрушающие РНК) «витают» повсюду и от них очень трудно избавиться. А ДНК это довольно стабильные, «неприхотливые» молекулы и ДНКазы, в отличие от РНКаз, экспериментаторам сильно не мешают. Какой же смысл «нянчиться» с РНК, если всё то же самое (как казалось) можно сделать с ДНК. К тому же у РНК, как инъекционного препарата, обнаружилась крайне неприятная особенность - она вызывает сильные воспалительные реакции. «Расследование», показало, что в их основе лежит innate иммунный ответ, который инициируется связыванием РНК с Toll-like receptor 7 (TLR-7). C ДНК таких проблем нет. На какое-то время исследования ДНК-вакцин почти полностью вытеснили таковые РНК-вакцин. Однако до недавнего времени, несмотря на сотни, если не тысячи работ, посвящённых ДНК вакцинам, до уровня медицинского применения не дошла ни одна из них. Сейчас появилась одна ДНК вакцина, разрешённая национальным фарм регулятором Индии для использования на людях. Это вакцина против COVID-19, которая разработана в Индии. Насколько она эффективна не очень ясно и широко она не применяется, если применяется вообще.
Воспалительную реакцию на мРНК можно «погасить»
Тем временем на поле мРНК вакцин наметились прорывы. К первому из них наибольшее отношение имеет Katalin Karikó. В 2005г. в журнале Immunity была опубликована статья, в которой было показано, что если в мРНК заметить уридин на его редко встречающийся в мРНК аналог (псевдоуридин), то это не только не мешает эффективному считыванию белка с такой мРНК, но и очень существенно тормозит воспалительную реакцию на введение мРНКового препарата. Первым автором этой статьи была K. Karikó, а последним Drew Weismann (это место обычно резервируется для заведующего лабораторией, в которой выполнена работа). Если за мРНК вакцины дадут Нобеля, то K. Karikó в числе основных претендентов. Хорошие шансы есть и D. Weismann. Палок в колёса K. Karikó он не ставил, а наоборот активно ей помогал и с ней сотрудничал. Научная судьбе К. Karikó это просто иллюстрация принципа «через тернии к звёздам». С этим стоит ознакомиться.
Katalin Karikó венгерка. В Венгрии она получила образование, включая высшее. В начале 1980-х годов она защитила кандидатскую диссертацию по биохимии в Университете Сегеда (кстати, в то время этот университет имел в Венгрии репутацию «крутого» в области молекулярной биологии). В 1985г она переехала в США. Поначалу её научная карьера в Америке складывалась довольно успешно - в 1989г она получила постоянную работу в Университете Пенсильвании. К этому времени она уже имела опыт работы с РНК как экспериментальными фармпрепаратами. Но далее начались тернии. Её заявки на гранты (различные экспериментальные аспекты терапии на основе мРНК) неизменно отклонялись. Дело дошло до того, что в 1995г. руководство университета, неудовлетворённое её научной продуктивностью, предложило либо уйти, либо быть пониженной в должности. K. Karikó осталась и продолжила «копаться» в бесперспективной, как казалось многим, мРНКовой теме. Её усилия и настойчивость произвели впечатление на известного иммунолога Drew Weismann, который заведовал лабораторией иммунологии в Университете Пенсильвании. Он предложил ей перейти в его лабораторию. И здесь талант расцвёл. Значение открытия Karikó-Weismann не сразу было оценено. Они учредили стартап для коммерциализации этого открытия, но финансирование было недостаточным, плюс права на технологии модификации мРНК псевдоуридином принадлежали Университету Пенсильвании. Не знаю почему (может план по продажам надо было перевыполнить), но бюрократам из патентного офиса нетерпелось продать эти права. Что они и сделали за 300 тысяч долларов. Затем у эксклюзивной лицензии менялись собственники и в конечном итоге она стала собственностью компании Cellscript. А сейчас эта компания получает сотни миллионов долларов за сублицензирование технологии.
мРНК вакцины входят в моду
Компания Karikó-Weismann, просуществовав несколько лет, закрылась. В то же время зрело разочарование в технологии ДНК вакцин и начался «взлёт» мРНК вакцин. Появились небольшие, по меркам фармрынка, но уже вполне солидные игроки. Тогда о них знали единицы. Сейчас названия этих компаний знают почти все. Это Moderna (США) и BioNTech (ФРГ). Для примера, на запуск BioNTech частные инвесторы выделили 150 миллионов евро. Ещё больше в своё время получила Moderna. Интересно, и Moderna и BioNTech были основаны и выведены на орбиту не «успешными менеджерами», а яркими учёными. Ещё одним, как оказалось, менее успешным игроком, была немецкая компания CureVac (эта та, которую Трамп хотел купить, но Меркель не дала этой сделке состоятся). Кстати, CureVac, не использует мРНК с пресвдоуридином. Их вариант вакцины против COVID-19 пока значительно уступает. Но списывать CureVac рано (об этом подробнее здесь: https://prof-afv.livejournal.com/108938.html ).
Возвращаюсь к К. Karikó. Несмотря на неудачу собственного бизнеса, она приобрела репутацию ведущего эксперта по мРНК препаратам. Естественно, и Moderna и BioNTech были рады её заполучить. Karikó выбрала BioNTech и в 2013 году стала вице-президентом этой компании, а в 2019 (т.е. до COVID-19) старшим вице-президентом. В том что BioNTech сделала мРНК вакцину COVID-19 в кратчайший срок, несомненно, велик и её вклад. Теперь Katalin Karikó мультимиллионер, обладательница кучи престижных научных премий. Для полного комплекта ей нахватает лишь Нобелевской премии.
Продолжение здесь: https://prof-afv.livejournal.com/124962.html
Проф_АФВ