Jak pandemia przyspieszyła rozwój medycyny?
Zgodnie z raportem Deloitte "The Future unmasked: life sciences and healthcare predictions 2025" opublikowanym w 2021 r. pandemia spowodowała znaczne przyspieszenie cyfrowej transformacji sektora medycznego. Nowe rozwiązania technologiczne, takie jak analityka zbiorów danych, wykorzystanie sztucznej inteligencji, nanotechnologii czy komputerów kwantowych pozwalają na lepsze diagnozowanie oraz leczenie pacjentów. Prace badawcze nad potencjałem technologii mRNA szybko rozwinęły się dzięki wspólnemu celowi — znalezieniu szczepionki przeciwko wirusowi SARS-CoV-2
Choć pracę nad samą technologią mRNA trwają już od ponad 40 lat, a pionierami są w tej dziedzinie Polacy (zespół prof. Jacka Jemielity ma spore sukcesy), pandemia przyczyniła się to zacieśnienia współpracy pomiędzy instytucjami publicznymi, prywatnymi koncernami oraz światem naukowym.
Jak działają szczepionki mRNA?
Tradycyjne szczepionki, jakie znane są z kalendarza szczepień ochronnych, to te profilaktyczne. Ich zadaniem jest uodpornienie przeciwko różnego rodzaju chorobom zakaźnym. Zapewne każdy przyjął szczepionkę przeciwko odrze, śwince czy różyczce. Nie każdy słyszał jednak o szczepionkach leczniczych, których celem jest zmobilizowanie układu odpornościowego do walki przeciwko komórkom nowotworowym. Tą dziedziną naukową zajmuje się immunoonkologia.
Mamy już szczepionki, które wykorzystywane są w leczeniu niektórych typów nowotworów pęcherza moczowego. Jednak szczepionki przeciwnowotworowe, które powstają na podstawie technologii mRNA, mogą mieć o wiele szersze zastosowanie.
mRNA są maleńkimi cząsteczkami, które występują w każdej komórce i są "przepisami" na konkretne białko. Codziennie tworzą się w naszym organizmie, by komórki mogły wytwarzać konieczne dla życia proteiny. To swoista instrukcja budowy białka.
Komórki nowotworowe to te, które zaczynają się mutować i nie podporządkowują się zasadom wzrostu oraz reagowania na bodźce wysyłane przez organizm. Dochodzi do przemiany zdrowej komórki w "chorą" w wyniku uszkodzenia DNA, które następuje na skutek mutacji.
W normalnym warunkach układ odpornościowy radzi sobie ze zwalczaniem takich komórek, jednak to mutacja odpowiada za wytworzenie unikalnych białek, które nie występują nigdzie indziej w organizmie człowieka, przez co układ odpornościowy nie może ich niszczyć. Ich znalezienie pozwala na przygotowanie instrukcji do ich wyprodukowania za pomocą mRNA. Jeśli organizm otrzyma taką szczepionkę, "chore" białko powstanie tam, gdzie czekają na nie zabójcze limfocyty T czy komórki odpowiedzialne za ochronę układu odpornościowego.
Spersonalizowane szczepionki przeciwnowotworowe
Opisany mechanizm pozwala na opracowanie szczepionek, których celem jest zwalczanie białek zidentyfikowanych w organizmach pacjentów z określonym typem nowotworu. Jeżeli jednak udałoby się sprawdzić, jakie dokładnie mutacje wystąpiły u pojedynczego pacjenta i jakie unikatowe białka zostały wytworzone, umożliwiłoby to spersonalizowanie mRNA. Co daje takie rozwiązanie? Pozwala na skuteczniejszą terapię pacjentów onkologicznych poprzez dostosowanie szczepionki do potrzeb konkretnego pacjenta.
Cały proces personalizowania szczepionek antynowotworowych jest skomplikowany i wymaga użycia zaawansowanego sprzętu. To dzięki rozwojowi nowych technologii możliwe jest wykorzystanie komputerów o ogromnej mocy obliczeniowej oraz oprogramowania, które pozwala na porównanie DNA pobranego z krwi z tym uzyskanym z komórek rakowych ze zmienionym genomem. Wybiera się te komórki nowotworowe, które mają największą szansę na wzbudzenie reakcji układu odpornościowego, a następnie na ich podstawie projektuje się spersonalizowaną szczepionkę mRNA.
Ogromny potencjał mRNA
Koncern BioNTech, który opracował szczepionkę przeciwko COVID-19, prowadzi badania nad wykorzystaniem technologii mRNA w leczeniu m.in. czerniaka. Firma zapowiada również przeprowadzenie badań na raka głowy, jajnika czy prostaty.
Bardzo obiecujące są wyniki badań nad szczepionką przeciwko czerniakowi, które przeprowadził zespół pod kierownictwem prof. Kristen Radford z Translation Research Institute oraz University of Queensland w Australii. Jak podają naukowcy, szczepionka wywołuje trwałą odpowiedź immunologiczną, dzięki czemu może być skutecznie wdrożona w plan leczenia pacjentów onkologicznych. Moderna także prowadzi badania kliniczne w kierunku wykorzystania szczepionek w leczeniu czerniaka, ale także niedrobnokomórkowego raka płuc.
Polski zespół profesora Jacka Jemielity z Centrum Nowych Technologii UW także prowadzi prace nad szczepionkami przeciwnowotworowymi bazującymi na technologii mRNA. Ostatnim sukcesem zespołu jest opracowanie nowej modyfikacji, która pozwala, jak wykazały eksperymenty przeprowadzone na zwierzętach, na zwiększenie produkcji białka nawet stukrotnie w porównaniu z technologią stosowaną w szczepionkach przeciw COVID-19.
To pozwoli na podawanie szczepionki w o wiele mniejszej dawce, co z kolei jest ważne ze względu na to, że podawanie mRNA w większych ilościach nie jest całkowicie obojętne dla organizmu. W przypadku szczepionek przeciwko COVID-19 znaleziono złoty środek pomiędzy skutecznością a bezpieczeństwem, jednak w terapiach onkologicznych, które będą wymagały cyklicznych powtórzeń, to bardzo istotne.
Medycyna z pewnością będzie rozwijać tę technologię, gdyż ogromną zaletą szczepionek mRNA jest ich bezpieczeństwo. Ze względu na to, że nie przenikają do jądra komórkowego, nie ma ryzyka powstania trwałych zmian genetycznych. Spore nadzieje z wykorzystaniem technologii mogą wiązać nie tylko pacjenci cierpiący na nowotwory. mRNA może okazać się pomocne także w przypadku innych chorób, w których problemem jest defekt produkcji białka. Mowa tu m.in. o mukowiscydozie czy rdzeniowym zaniku mięśni.
Kiedy szczepionki przeciwnowotworowe trafią do szpitali?
Cała procedura wytworzenia spersonalizowanych szczepionek jest na razie bardzo droga i czasochłonna. Aby szczepionki przeciwnowotworowe mogły być powszechnie wykorzystywane w szpitalach, minie sporo czasu. Ile? Z pewnością na te nieindywidualne poczekamy krócej, a specjaliści mówią o realnych terminach w perspektywie dwóch lat. Jest to jednak dość pozytywna prognoza, choć niewątpliwie wprowadzenie szczepionki przeciwko COVID-19 utorowało drogę na wykorzystanie technologii mRNA również w terapii pacjentów onkologicznych. Choć za wcześnie na ogłaszanie sukcesu w walce z nowotworami, można mieć ogromne nadzieje na przełom w świecie medycyny.