Va aflati in:

Articole / Sanatate

Vaccinul anti-Covid19 si tehnologia mRNA

Publicat: 26.01.2021

Vaccinul anti-Covid19 si tehnologia mRNA
Ma simt cam ciudat sa scriu despre tehnologia mRNA caci atunci cand am studiat eu biologie moleculara aplicata la University of Pennsylvania acesta era doar un vis frumos. Era perioada cand industria invatase sa faca anticorpi monoclonali si abia fusesera deschise drumurile unor terapii care azi sunt general aplicate, medicamente cu nume sofisticate, ca sa dau doar cateva exemple: Cosentyx – pentru psoriazis (Novartis), Emgality – contra migrenei (Ely Lilly), Enbrel – pentru reumatism (Pfizer). Erau boli considerate netratabile. Pentru Emgality imi bag personal mana in foc, am redus migrena de la doua saptamanal la una pe luna care pleaca dupa o aspirina. Embrel a fost popularizat de artistul Barry Gibb de la Bee Gees, poate unul din cei mai faimosi suferitori de reumatism, Enbrel i-a schimbat viata exact asa cum Emgality mi-a schimbat-o mie.

Desigur ideea ar fi de ce sa producem noi proteinele recombinante industrial prin tehnologii complicate si sa nu punem corpul, respectiv celulele noastre sa si le faca singure, dandu-i doar informatia codificata intr-un messenger RNA. O asemenea idee era vizionara in urma cu 20 de ani, dar iata ca acum s-a implinit. Dupa cum a fost popularizat in media, cercetatoarea Katalin Kariko (intamplator tot de la University of Pennsylvania) dupa ce si-a petrecut ani de zile avandu-si respinse proiectele de cercetare si-a vazut visul cu ochii, tehnologia mRNA a devenit aplicata! Piatra de incercare a acestui messenger RNA era faptul ca injectat ca atare in organism in experimentele pe soareci, acesta provoca o reactie imuna masiva inainte de a fi distrus pe cale normala de sistemul imunitar. Pentru a preveni aceasta reactie, cercetatoarea a avut ideea de a schimba unele nucleotide naturale cu variante sintetice usor modificate, obtinand pe aceasta cale o reducere semnificativa a reactiei imune.
Ramanea insa in continuare problema distrugerii imediate a moleculelor de ARN care sunt cunoscute prin instabilitatea lor in stare pura, caci ARN-ul si ADN-ul sunt facute sa functioneze si sa existe in organism, nu in eprubeta. Aici au intervenit tehnologiile de encapsulare in lipide carse sa simuleze membrana celulara, creand un invelis sigur pentru molecula ARN care poate fi astfel pastrata si administrata ca terapie, pentru ca aceasta sa ajunga unde trebuie in celule si sa nu fie distrusa inainte de a-si face treaba.

Se poate integra informatia genetica a vaccinului ARN in cromozomii nostri ADN
Se poate integra informatia genetica a vaccinului ARN in cromozomii nostri ADN?

Raspunsul care vine din toate partile este NU! Dar hai sa disutam un pic posibilitatile. Mai intai as discuta motivele chimice. ADN-ul se deosebeste de ARN prin faptul ca are molecule in constructia sa putin diferite, timina in loc de uracil iar molecula de zaharid are un hidroxil mai putin, este und acid dez-oxiribo nucleic (am ilustrat in figura 1 aceste molecule). Datorita acestor diferente chimice si intrucat constructia lanturilor nucleice se face cu asistenta unor proteaze extrem de specializate si cu specificitate de 100% nu exista posibilitatea ca un ARN sa se integreze intr-un ADN si sa devina astfel parte din genom, nici sa se lege intre ele prin intermediul vreunei ligaze.

Se poate transcrie mARN al vaccinului în ADN şi astfel să se înglobeze în genomul uman?
Răspunsul este dat în mare parte de dogmele biologiei moleculare, formulate de Francis Crick în 1957 şi continuate de James Watson în 1965. Potrivit celor doi părinÅ£i ai biologiei moleculare în natură au loc următoarele transferuri:
- ADN în ADN printr-un proces denumit replicare (copiere), proces ajutat de o multitudine de proteaze: ADN helicază, ADN polimerază, ADN ligază şi altele, angrenate într-un replizom
- ADN în ARN  prin transcripÅ£ie, proces mediat de ARN polimerază şi factori de transcripÅ£ie, prima treaptă din mecanismul de expresie a genei (gene expression)
- ARN în proteină prin translaÅ£ie, proces care se petrece când messenger-ul ARN părăseşte nucleul şi este întâlnit şi legat de un ribozom care mediază construcÅ£ia lanÅ£ului proteic. După cum am mai discutat şi în alt articol al meu fiecare trei baze purinice şi pirimidinice dintr-un lanÅ£ ARN (ADN) codifică un anume aminoacid dintr-un lanÅ£ proteic. Astfel prin translaÅ£ie în ribozom din fiecare codon (trei baze) proteina creşte cu încă un aminoacid rezultând o proteină matură care păraseşte ribozomul şi îşi îndeplineşte funcÅ£ia sa în organism – în cazul vacinului mARN de a servi drept antigen sistemului imunitar pentru a-l învăţa să se apere de coronavirus.

Nu intru in complexitatea secventei genetice care prezinta exoni - parti care codifica si introni - parti inerte care nu codifica nimic si care sunt eliminate la transcriptie, astfel incat translatia din messenger ARN sa furnizeze proteina corecta si activa biologic care are misiunea ei bine determinata in complexitatea proceselor biologice.

Conform parintilor biologiei moleculare dar si cercetatorilor care i-au urmat, procese posibile dar mai putin intalnite sunt:

- ARN in ADN – deci constructia unei spirale duble elicoidale pornind de la o informatie genetica codata in ARN. Acest proces este cunoscut ca reverse-transcriptie si este tipica retrovirusurilor (de exemplu HIV-1 sau HIV-2). Acesia poseda o proteaza tipica numita revers transcriptaza care mediaza aceasta transcriptie. Si in celulele eucariote (adica nu bacterii) este posibil acest proces, in cazul transpozonilor, un proces prin care ARN este retro-transcris si integrat in lantul ADN, aparand astfel lanturi lungi repetitive de nucleozide. In cazul infectiei virale cu HIV cu ajutorul unei enzime – integraza, ARN-ul viral transcris este inserat in ADN-ul celulei gazda pe care o obliga astfel sa participe la reproductia virala generand multiple copii ale virusului, atunci cand mecanismul este activat, altfel totul ramane in stare latenta.

- ARN in ARN – prin replicare, procesul este tipic virusurilor si este mediat de ARN polimeraza dar posibil si in eucariote cu ajutorul enzimei ARN-dependent ARN polimeraza

- ADN direct in proteine fara transcriptie – nu s-a demonstrat in vivo, dar totusi experimental in vitro.

Procese imposibile: Proteine copiate in proteine, in ARN sau in ADN (atentie, aici nu intra teoria prionilor care e deja o alta poveste).

Cu alte cuvinte nu exista nici o garantie ca un mARN introdus in organism sa nu poata fi copiat in ADN, dar pentru asta este nevoie de o reverse-transcriptaza, si este nevoie ca ADN-ul copiat sa fie integrat in genom cu  ajutorul unei integraze. Vaccinul Covid 19 cu mARN nu aduce cu sine nici una din aceste informatii genetice pentru a construi o varianta de tip retrovirus, ci este doar o secventa care pune la dispozitie informatia genetica a proteinei Spike a virusului corona SARS-COV-2 impotriva careia corpul nostru poate construi anticorpi si se poate astfel imuniza.

Majoritatea oamenilor de stiinta pe care i-am auzit au spus "Nu este cunoscuta o astfel de transcriptie.” dar nimeni nu poate garanta ca este imposibila. Argumentele sunt in general legate de probabilitati, la un moment dat in celulele noastre se afla sute de mii de messenger ARN care tocmai sunt translatati, ca un process de revers-transcriptie si integrare in ADN sa se petreaca exact cu molecula vaccinului nu este imposibil dar este extrem de improbabil. Si chiar daca in cel mai rau caz, asa ceva s-ar petrece, atunci sistemul imunitar va detecta celula respectiva si o va omori.

Terapia genetica
Dar haideti sa vorbim o clipa de Gene Therapy - Terapia genetica. Aceasta este ca intentie exact contrariul vacinului covid 19. Cu adevarat omul a visat de mult sa repare gene defecte corectand mutatiile, de exemplu sindromul Down sau sa adauge genele lipsa, de exemplu gena responsabila pentru supravietuirea neuronilor motorii (SMN) cunoscuta sa duca la moartea sugarului la nici macar 12 luni de viata. Mai departe exista nenumarate idei pentru tratarea cancerului, prin a obliga de exemplu celulele canceroase sa moara, inoculandu-le o gena „a distrugerii”, ca paranteza spun ca multe celule canceroase „nu vor” sa moara ci vor doar sa se reproduca, deaceea enorm de multe studii se focuseaza pe apoptosis - adica moartea celulei. O alta posibilitate mult mai mult explorata este un asa zis vaccin anticanceros constand in stimularea sistemului imunitar pentru a identifica celulele canceroase si a-l determina sa le distruga. Aici fac iar o paranteza spunand ca de aceea se prolifereaza celulele canceroase, pentru ca sistemul imunitar fie nu mai are capacitatea sa le distruga fie nici macar nu le mai identifica drept dusmani, si deci le igora. Daca noi le adaugam acestora din exterior prin Gene Therapy un marker – o proteina exprimata pe suprafata lor care ar semnaliza „dusman” chemand limfocitele la atac, atunci am putea controla proliferarea lor.

18 produse aprobate de FDA pentru terapie genetica
In 24 iulie 2020 FDA a actualizat ultima oara pagina sa cu produsele pe care le-a aprobat pentru Gene Therapy, actualmente in numar de 18. Primul produs aprobat de FDA a fost in 2017 – Kymriah de la Novartis, o terapie bazata pe celule pentru anumite forme de leucemie acuta. Agentia europeana a medicamentului a fost mai rapida, aproband inca din 2012 produsul Glybera pentru terapia pancreatitei severe. Anul trecut FDA a aprobat produsul firmei AveXis, filiala a concernului Novartis, Zolgensma, o terapie genetica pentru sugarii care nu poseda gena SMN – supravietuirea neuronilor motorii. Boala se manifesta prin aceea ca sugarul treptat nu se mai poate misca si in general nu supravietuieste mai mult de 2 ani. Acesta este produsul farmaceutic cel mai scump din lume, o doza a aceste terapii vitale costa in jur de 2,1 milioane de dolari si salveaza vieti care inainte erau considerate pierdute fara speranta.

Terapia genetica: cum se face
In general terapia genetica se realizeaza prin intermediul unui vector viral, mai precis un adenovirus care este purtatorul genei sanatoase si care trebuie integrata in ADN-ul organismului bolnav. Vectorul viral este supus ingineriei genetice astfel incat sa inglobeze in genomul sau partea ADN necesara tratamentului, este insa si astfel modificat incat sa fie inert, sa nu produca imbolnavirea tipica virala. Adenovirusul este ales ca vehicul (vector) deoarece acesta prin structura sa prezinta un genom ADN liniar, incapsulat intr-un strat proteic numit capsid. Din multitudinea de adenovirusuri cunoscute doar cateva produc la oameni infectii respiratorii (rino-faringite) dar pot produce si infectii gastrointestinale sau cistite.

Cu alte cuvinte ceea ce vreau sa zic este ca o terapie genetica tintita se face cu ADN si nu cu ARN. Desigur nu ar avea nici un sens, caci un mARN traieste foarte putin in celulele noastre, perioada de injumatatire este cam 10 ore, mRNA isi face rolul sau de a translata proteina apoi este dezintegrat. Ca un fragment ARN sa poata fi integrat in informatia noastra genetica ar trebui sa se produca doua lucruri:
1) ARN-ul sa fie transcris in ADN cu ajutorul unei revers-transcriptaze
2) ADN-ul transcris sa se integreze in ADN-ul genomic cu ajutorul unei integraze.

Cele doua proteaze necesare ar trebui sa vina de la:
1) Un retrovirus cum ar fi HIV
2) Din organismul nostru in procesul de copiere si integrare al materialului genetic, un proces natural care are loc ca nu cumva codul genetic al unei anumite proteine sa se piarda si astfel sa existe destule copii in genom
Vaccinul mARN nu este contraindicat pentru bolnavii HIV, deci intelegerea mea este ca acestia au participat in studii clinice si nu au avut parte de reactii alergice sau imunologice severe.

VACCINUL mARN poate contine impuritati periculoase
Cum se produce insa un mARN pe scara industriala? Poate contine impuritati periculoase?

Mai intai dupa cum am discutat, pentru ca mARN sa nu declanseze o reactie imuna puternica una din nucleoside sau doua din nucleoside sunt modificate chimic, „pacalind” un pic sistemul imunitar care nu trebuie sa distruga ARN-ul inainte ca proteina codificata de acesta sa fie sintetizata. S-a folosit astfel pentru sinteza pseudo-uridina, ca structura extrem de asemanatoare uridinei, nucleosida corespunzatoare uracilului. Se mai pot folosi N-metil-pseudouridina sau 5-metil-citosina cu acelasi efect.

Tehnologia de preparare pe scara industriala a RNA-ului este prin transcriptie in vitro. Pentru ca acest lucru sa se petreaca este nevoie de un ADN care contine informatia genetica si care se foloseste ca „model” – template – in engleza. In mediul de reactie se adauga nucleozidele necesare si ARN-polimeraza care are rolul de a construi lantul de ARN. Am aratat in figura a doua (imi cer scuze ca nu am desenat singura, caci este destul de complex) structura chimica a unui ARN si modul in care se petrece transcriptia. In vitro lucrurile se petrec asemanator, cu ajutorul unei polimeraze specializate, cu mare viteza de reactie.

In principiu procesul de productie are trei etape. In prima din ele se produce modelul ADN pentru vaccin pe scara larga. Materialul este un plasmid ADN care este continut in celule bacteriene, de exemplu  Escherichia coli. Pentru procesul de productie bacteriile continand plasmidul se multiplica in reactoare biotechnologice apoi se purifica (bacteriile se separa de mediu, se liseaza si plasmidul DNA se separa prin filtrare, cromatografie, precipitare in solutii alcoolice saline si spalare cu etanol). Etapa 2 este producerea mRNA-ului cu ajutorul polimerazei si purificarea lui (prin metode cromatografice). Etapa 3 este cea mai dificila constand in impachetarea mRNA-ului in particule nano-lipidice care prin continutul lor simuleaza membrana celulara creand in jurul acidului ribonucleic un strat de protectie. Procesul de impachetare se realizeaza prin injectarea celor doua componente, acidul nucleic si lipidele simultan, astfel incat ele sa se intalneasca si sa formeze nanoparticulele de dimensiunea dorita. Daca nanoparticulele sunt prea mari, acestea nu se pot atasa la celulele corpului uman, iar daca sunt prea mici, nu pot encapsula suficient mRNA.

Aceasta structura delicata este una din cauzele pentru care produsul mRNA trebuie pastrat la temperaturi scazute de pana la minus 70 de grade. Inainte de aplicare acesta se echilibreaza la temperatura de 2-8°C, se dizolva in solutie salina fara a se agita, apoi se injecteaza, deasemenea fara a scutura siringa. De ce? Pentru ca aceste nano particule lipide sunt extrem de instabile si se pot dezagrega. Daca nu este imbracat in lipide mRMA-ul injectat nu mai poate patrunde in celule si se pierde fiind dezintegrat in organism, iar vaccinul este ineficient. Deasemenea daca nanoparticulele stau timp indelungat la temperatura camerei, acestea se dezintegreaza, componentele fuzioneaza si vaccinul isi pierde eficacitatea.
Sunt lipidele o problema, pot declansa reactiia alergice sau imunologice? In principiu da, este posibil, dar destul de putin probabil. Lipidele din formularea vaccinului se pot gasi peste tot pe internet, se speculeaza ca Pfizer nu a dezvaluit complet formularea din motive de protejare a licentei:
ALC-0315: (4-hydroxybutyl)azanediyl)bis(hexane-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoate)
ALC-0159: 2[(polyethylene glycol)-2000]-N,N-ditetradecylacetamide
1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholin Cholesterol

Mie nu-mi spun nimic rau aceste substante. Desigur nu sunt toxice, intrebarea finala este cum au fost sintetizate si cate impuritati au. Dar desigur ca industria farmaceutica functioneaza dupa reguli precise, fiecare material are specificatii, furnizorii sunt supusi auditului si trebuie calificati conform unui protocol strict, etc. Dupa cunostintele mele este posibil sa existe presiune mare pentru succes, dar regulile sunt reguli si nu se pot incalca, chiar daca unii manageri isi pierd mintile in nebunia lumii contemporane.
Este clar ca odata cu vaccinul vom intalni niste substante auxiliare mai speciale, in afara de colesterol cu celelalte nu prea avem de a face, dar ghiciti ce? Toate medicamentele sunt formulate si nu se iau ca atare, in forma lor pura de „drug substance” sau API – active pharmaceutical ingredient. Toate se formuleaza pentru a fi stabile si a putea fi distribuite, inghitite, injectate, transfuzate.

Si ca sa nu uit, vaccinul fiind injectabil, este desigur produs intr-o instalatie de umplere in mediu steril, in izolator in conditii de camera sterila clasa A, zero bacterii, care se decontamineaza inainte de productie cu peroxid (apa oxigenata in stare de vapori) deci din acest punct de vedere nici un pericol. Conform legii produsul este testat la controlul de calitate conform specificatiilor, incluzand sterilitatea si endotoxinele, sarjele care nu corespund nu pot fi date pentru distribuire pe piata.
Acest material nu pledeaza pentru vaccinare, insa trebuie sa recunosc, jos palaria, au facut o treaba foarte buna si iata Pfizer a pariat pe calul care a castigat cursa!
Cu asemenea resurse si tehnologii sunt optimista ca vom invinge si cancerul, probabil nu-l vom vindeca complet dar il vom transforma intr-o boala cronica fara evolutie mortala.
Text: Carmela Boila-Göckel, Doctor in Stiintele Naturii (ma puteti urmari pe si pe facebook)



Nota (0 / 5)
Noteaza

Posteaza Comentariu

Comentarii adaugate: 0. Fii prima care adauga un comentariu pentru acest articol.

Comentarii postate (0)

Sanatate

Cand trebuie sa mergi la medic pentru o ecografie mamara?

La fel ca in cazul tuturor afectiunilor oncolog...

Sanatate

Sapte beneficii ale consumului de cafea

Cafeaua este, cu siguranta, una dintre cele mai...

Celebs & Style

Kristen Stewart si Kat Von D: Gemenele din rochiile Derek Lam

O rochie care sa fie serioasa eleganta in acel...

Retete de slabire

Pancakes Paleo cu faina de migdale

Un mic dejun grozav pentru doua persoane care t...

Retete de slabire

Pui Montignac in crusta de susan

Iti place puiul si tii dieta Monti? Si esti in ...

Newsletter elady

Moda 2021, Primavara-Vara: Alexander McQueen

Tendintele modei 2021, sezonul primavara-vara 2021, casa de moda Alexander McQueen.

Vezi Galeria

Mirese si Nunti

Cum arata cel mai spectaculos candybar pentru evenimentul tau? Tips and tricks!

Organizarea unui eveniment poate da batai de cap chiar si celor mai calculate persoane. De aceea, colaborarea cu specialistii este esentiala. Amplasarea unui candybar este potrivita pentru toate tipurile de evenimente, fie vorba despre un botez, o nunta, un babyshower...