Jest maj 1961 roku. W prestiżowym czasopiśmie naukowym Nature ukazują się dwa artykuły autorstwa dziewięciu naukowców.
W artykułach tych opisano, że po raz pierwszy wyizolowano informacyjny RNA- mRNA. Był to wielki przełom, bo wkrótce okazało się, że jest to kolejny etap regulacji ekspresji genów zakodowanych w DNA w jądrze komórkowym. Już w 1970 roku naukowcy zaczęli zastanawiać się, jak użyć mRNA w medycynie, jak wykorzystać komórkowy system przesyłania wiadomości, aby przekształcić nasze komórki w fabryki wytwarzające terapeutyczne cząsteczki. Pomysł wydawał się doskonały, cząsteczki mRNA kodujące konkretne białka miały być dostarczane do komórek opakowane w specjalne „kapsuły” np. w liposomy. W komórkach informacja ta miała być odczytywana a produkowane białko miało służyć np. do tego, aby układ odpornościowy nauczył się rozpoznawać wroga takiego jak patogen czy komórka nowotworowa. Tą właśnie nową myślą technologiczną zainteresowała się węgierska biochemiczka Katalin Karikó. Karikó po raz pierwszy zetknęła się z tymi pomysłami jako studentka studiów licencjackich w 1976 r., podczas wykładu na Uniwersytecie w Szegedzie na Węgrzech. Zaintrygowana tym zagadnieniem rozpoczęła doktorat, podczas którego skupiła się na badaniu, do czego można wykorzystać mRNA. W tym samym czasie pojawiła się koncepcja terapii genowej, która pobudziła wyobraźnię wielu naukowców. Karikó czuła jednak, że to mRNA może w przyszłości pomóc wielu ludziom.
„Zawsze myślałam, że większość pacjentów tak naprawdę nie potrzebuje nowych genów, tylko potrzebują czegoś tymczasowego, na przykład leku, aby leczyć – miała powiedzieć Karikó - Więc mRNA zawsze był bardziej interesujący dla mnie".
Wraz ze wzrostem zainteresowania mRNA po drugiej stronie Atlantyku, Karikó zdecydowała, że czas opuścić Węgry i udać się do Stanów Zjednoczonych. W 1985 roku przyjęła pracę na Temple University i przeniosła się do Filadelfii wraz z mężem, dwuletnią córką i pluszowym misiem. Miś był bardzo ważnym pasażerem, gdyż ukryli w nim pieniądze pochodzące ze sprzedaży ich samochodu. Nie zajęło długo, jak jej amerykański sen o wielkiej nauce zaczął się ulatniać. Po czterech latach ciężkiej pracy została zmuszona do opuszczenia Temple University i przeniesienia się do sąsiedniego Uniwersytetu Pensylwania po sporze z ówczesnym szefem, który nawet usiłował ją deportować. Na Uniwersytecie Pensylwania rozpoczęła pracę nad terapiami opartymi o cząsteczkę mRNA, które można by było wykorzystać do poprawy przeszczepianych fragmentów naczyń krwionośnych, poprzez produkcję białek, które pomogłyby utrzymać żywotność nowo przeszczepionych naczyń.
Jak to się często w nauce zdarza, po pewnym czasie, w którym prowadzone badania nie przynoszą oczekiwanych sukcesów, początkowy entuzjazm środowiska naukowego i zainteresowanie znika. Tak było i tym razem. W 1990 r., zainteresowanie mRNA jako potencjalnym terapeutykiem czy szczepionką, zaczynało zanikać. Mimo, że naukowcom za pomocą nowo odkrytego enzymu udało się stworzyć własny mRNA, pojawiła się nowa przeszkoda. Gdy wstrzyknęli go zwierzęciu wywoływał on ostrą odpowiedź układu odpornościowego, prowadząc do śmierci zwierzęcia. To zamknęło na długi czas jakiekolwiek próby podawania mRNA ludziom. Tak jak w przypadku wielu naukowców prowadzących nowatorskie badania Karikó bardzo często znajdowała się w ślepych uliczkach. Jej liczne wnioski grantowe były ciągle odrzucane, a próba pozyskania środków od inwestorów również zawiodła.
„Początkowo obiecali dać nam pieniądze, ale potem nigdy nie odpowiadali na moje telefony ”- mówiła.
W połowie lat 90-tych szefom Karikó w Uniwersytecie Pansylwania zabrakło cierpliwości. Sfrustrowani brakiem funduszy i kosztami które generowała na swoje badania, zaproponowali jej ponury wybór: odejść lub zostać zdegradowanym. To była poniżająca perspektywa dla kogoś, kto kiedyś był na drodze do zastania profesorem. Wtedy wydawało się, że to już koniec marzeń Karikó o użyciu mRNA do tworzenia nowych szczepionek i leków na wiele chorób przewlekłych. Wiadomość, że mRNA indukuje silna odpowiedź układu odpornościowego nie nastrajała jej dobrze, ale nie poddawała się i zdecydowała, że rozwiąże ten problem. Teraz wspomina Boże Narodzenie i Sylwestra, które spędziła w laboratorium przeprowadzając eksperymenty i pisząc wnioski grantowe. Wielu innych naukowców rezygnowało z badań nad mRNA, jej szefowie uważali, że mRNA okazał się niepraktyczny i że marnowała swój czas. Oczywiste było, że jej kariera nie ma zbyt dużych perspektyw. Dostała ultimatum, które było jasne: gdyby chciała kontynuować pracę z mRNA, straciłaby prestiżowe stanowisko nauczyciela akademickiego i czekała ją znaczna obniżka wynagrodzenia.
„To był szczególnie trudny moment, gdyż w tym samym tygodniu, zdiagnozowano u mnie raka ”- powiedziała później Karikó. „Miałam dwie operacje i mój mąż, który wrócił na Węgry, aby odebrać swoją zieloną kartę, utknął tam z powodu jakiegoś problemu wizowego, co oznaczało, że nie mógł wróć przez sześć miesięcy. Naprawdę walczyłam, a potem mi powiedzieli to."
Podczas rekonwalencencji po operacji Karikó podjęła decyzję. Postanowiła, że zostanie na Uniwersytecie, zaakceptuje upokorzenie wynikające z degradacji i będzie kontynuować badania. Następstwem tej decyzji było przypadkowe spotkanie, które miało zmienić przebieg jej kariery i a także wpłynęło na świat nauki.
W 1997 roku szanowany immunolog Drew Weissman, przeniósł się na Uniwersytet Pensylwania. W tamtym czasie publikacje naukowe nie były jeszcze dostępne on-line, a jedynym sposobem aby naukowcy mogli się z nimi zapoznać była kopiowanie ich z czasopisma.
„Zacząłem walczyć o kserokopiarkę na wydziale z naukowcem o imieniu Katalin Karikó - przypomniał sobie. „Więc zaczęliśmy rozmawiać”.
Pozwoliło to na nawiązanie współpracy. Status akademicki Karikó był niski, ale Weissman zdecydował się dać jej fundusze na sfinansowanie eksperymentów. Było to początkiem owocnej współpracy. Karikó i Weissman zdali sobie sprawę, że kluczem do stworzenia rodzaju mRNA, który można było bezpiecznie podawać, było określenie, który z elementów mRNA powodował nadreaktywność układu odpornościowego i zastąpić ten element czymś innym. Na początku XXI wieku Karikó trafiła na wyniki badań, które wskazywały na to, że zawarta w mRNA urydyna, może powodować odpowiedź immunologiczną. To była kluczowa informacja, której szukała. W 2005 roku Karikó i Weissman opublikowali badanie ogłaszające, że specjalnie zmodyfikowana forma mRNA, w której urydyna została zastąpiona przez jej analog – inną cząsteczkę, która wyglądała tak samo, nie indukowała odpowiedzi immunologicznej. To była sprytna sztuczka biologiczna, która zadziałała. Gdy myszom wstrzyknięto tak zmodyfikowany mRNA, zwierzęta przeżywały.
"Ja tylko pamiętam, jak Drew mówił: „O mój Boże, to nie jest immunogenne” ”- powiedziała później Karikó. „W tym momencie zdaliśmy sobie sprawę, że to będzie bardzo ważne i mogłoby być stosowane w szczepionkach i terapiach. Więc opublikowaliśmy artykuł, złożyliśmy patent, założyliśmy firmę, a następnie zorientowaliśmy się, że nie ma zainteresowania. Nikt nas nigdzie nie zaprosił do rozmowy o tym, nic."
Nie wiedzieli jednak, że niektórzy naukowcy zwrócili uwagę na to odkrycie: m.in. Derrick Rossi, wówczas doktor habilitowany na Uniwersytecie Stanforda, przeczytał artykuł Karikó i Weissmana i od razu zainteresował się tym doniesieniem. W 2010 roku Rossi założył firmę biotechnologiczną Moderna wraz z grupą Profesorów z Harvardu i MIT. Szczególnym celem firmy miało być wykorzystanie zmodyfikowanego mRNA aby tworzyć szczepionki i środki lecznicze. Obecnie, dziesięć lat później Moderna jest jednym z liderów w wyścigu o szczepionkę na COVID-19.
Mniej więcej w tym samym czasie kiedy powstawała Moderna, Karikó i Weissman w końcu, po pięciu latach prób i niepowodzeń, skomercjalizowali swoje odkrycie udzielając licencji na ich technologię małej niemieckiej firmie BioNTech.
Odkrycie Karikó i Weissmana umożliwiło bezpieczne podawanie mRNA pacjentom. W 2017 roku Moderna zaczęła opracowywać potencjalną szczepionkę przeciw wirusowi Zika, podczas gdy w 2018 roku BioNTech rozpoczął współpracę z firmą Pfizer w celu opracowania szczepionek mRNA na grypę. Jednak wciąż nie było finansowania i zainteresowania tym tematem na dużą skalę. Wszystko zmieniło się w 2020 r. wraz z pandemią COVID-19, co spowodowało gwałtowny rozwój szczepionek, gdzie szczepionki oparte na mRNA miały wyraźną przewagę nad tymi bardziej tradycyjnymi. Karikó stała na czele grupy BioNTech opracowującej szczepionki na COVID-19. W 2013 roku przyjęła ofertę zostania starszym wiceprezesem firmy BioNTech po tym, jak Uniwersytet odmówił jej przywrócenia statusu sprzed degradacji. Była wyśmiewana, wyjechała słysząc, że ta firma nie ma nawet strony internetowej. Teraz BioNTech to powszechnie znana firma. Po tylu latach przeciwności i prób przekonania ludzi, że jej badania były warte zachodu, Kariko widzi, że jej upór i determinacja miały sens. Co więcej dzięki temu, że się nie poddała technologia mRNA może teraz zmienić życie miliardów ludzi na całym świecie i pomóc zakończyć globalną pandemię.
Katalin Karikó i Drew Weinssman dzięki swojemu odkryciu, są obecnie uważani za kandydatów do Nagrody Nobla.
Dzisiaj wiemy, że w komórkach poza informacyjnym –mRNA istnieje cały szereg innych cząsteczek RNA, które pełnią rozmaite funkcje, od produkcji białek po regulacje włączania i wyłączania genów. Świat RNA wciąż nas zadziwia i najprawdopodobniej będzie mógł jeszcze zostać wykorzystany na różne sposoby, żeby pomóc ludzkości.
Autorzy artykułu: dr hab. n. med. Elżbieta Sarnowska, dr hab. Tomasz Sarnowski
(liderzy projektu leknacovid - https://leknacovid.com/index.php/wykonawcy)
* Artykuł jest dostępny na zasadzie otwartej licencji. Można go kopiować, powielać, rozsyłać, publikować na własnych stronach pod warunkiem podania autorów publikacji oraz aktywnego linku do strony źródłowej www.leknacovid.com