Рак, ХИВ, грип: Как иРНК ваксините може да ни избавят от тежките болести?

Това е една от най-забележителните истории за успех по време на пандемията: новата технология, която достави ваксините Moderna и Pfizer/BioNTech за рекордно време, помагайки за обръщането на прилива от COVID-19. Ваксините са базирани на иРНК - молекула, която инструктира клетките ни да произвеждат специфични протеини. Чрез инжектиране на синтетична иРНК, нашите клетки се превръщат във фабрики за ваксини при поискване, изпомпвайки всеки протеин, който искаме имунната ни система да се научи да разпознава и унищожава.

Преди пандемията на тази технологията се гледаше скептично – умна концепция, за която обаче не бе гарантирано, че ще постигне успех. Но сега нарастна увереността, че иРНК ваксините могат да имат широкообхватни приложения в справянето с болести от грип до малария.

Грип

Всеки февруари учените, изследващи грипа, участват в годишен ритуал: на среща на СЗО се обсъжда кои грипни щамове ще доминират през следващата зима. В обръщение има четири грипни вируса, всеки от които бързо се развива, така че ваксините от предходната година губят ефикасността си. Производителите се нуждаят от поне шест месеца, за да произведат ваксини - трудоемък процес, който включва отглеждане на атенюиран вирус в милиони пилешки яйца. Когато прогнозата за грип е точна, ваксините могат да бъдат 60% ефективни, но несъответствието между ваксините и циркулиращите щамове може да доведе до ефикасност от едва 10%.

Свещеният граал на изследванията на грипа е универсална ваксина, която ще работи и върху четирите щама и ще продължи да работи за бъдещите им прераждания, докато разбъркват геномите си с течение на времето. Такава ваксина ще трябва да е насочена към основния грипен протеин, който не се променя много от щам на щам. Но нашата имунна система не реагира силно на тази част от вируса и така целта остава неуловима от десетилетия. Въпреки това иРНК ваксината е толкова бърза и лесна за производство, че ваксините могат да бъдат проектирани да поразяват много места едновременно.

"Такава ваксина вероятно ще бъде в състояние да предизвика широки защитни реакции", казва Норбърт Парди, микробиолог от Университета на Пенсилвания. Екипът му работи върху кандидат за ваксина, който ще използва около дузина парчета иРНК и е проектиран да работи върху няколко грипни щама. Екипът се надява да започне изпитания върху хора през 2023 г.

Рак

Ваксината срещу HPV, която предпазва от вируса, който причинява повечето видове рак на маточната шийка, вече предотвратява хиляди случаи на рак всяка година. В бъдеще учените се надяват, че иРНК ваксините могат да се използват за ваксинация срещу самия рак, като се научи имунната система да разпознава мутациите, преди те да се появят. "Възползваме се от известната генетична прогресия на рака", казва проф. Хърбърт Ким Лайърли, който работи върху технологията за ваксина срещу рак в университета Дюк, пред The Guardian.

Неговият екип планира да изпробва иРНК ваксина следващата година при пациенти с късен стадий на рак на гърдата, където туморите обикновено еволюират така, че да не реагират на лекарства чрез придобиване на мутации в специфични гени. Отново предимство на иРНК е способността да се удрят няколко цели наведнъж - в този случай шепа потенциални мутации. "Няма по-добър хирург в света от вашата имунна система, който да отстрани тези мутирани клетки в ранен стадий", каза Лайърли.

Първите приложения, ако са успешни, биха могли да удължат живота на пациента с месеци, като държат рака на разстояние за по-дълго. В крайна сметка може да е възможно да се предотврати рак при определени високорискови популации, като например заклетите пушачи, където мутация в ген, наречен KRAS, представлява до една четвърт от раковите заболявания.

Малария

През октомври СЗО одобри първото пускане на ваксина срещу малария. Но има поле за подобрение, като ваксината RTS,S намалява тежката малария с 30%. Основно предизвикателство е, че маларийният паразит е развил начин за предотвратяване на имунологичната памет. Дори след заразяване с малария, да не говорим за ваксиниране, хората остават податливи на повторно заразяване и болестта убива 500 000 души годишно, предимно бебета и деца.

През 2012 г. проф. Ричард Букала от Медицинския факултет в Йейл и колеги откриха, че маларията предизвиква тази "амнезия на имунната система", използвайки протеин, наречен PMIF, който убива Т-клетките на паметта. Букала  работи върху форма на РНК ваксина, която да имунизира срещу PMIF.

Проучванията при мишки показват, че блокирането на протеина позволява на имунната система да изчисти маларията по-бързо, което води до по-леко заболяване и най-важното до бъдещ имунитет. Букала се обедини с учени от Института за ваксини Дженър в Оксфорд, за да тества кандидата и ако резултатите са положителни, те се надяват да започнат изпитвания върху хора следващата година.

"Ваксините са отчаяно необходими в развиващия се свят за паразитни болести, които отдавна потискат икономическото и социалното развитие на много страни", казва Букала. "РНК не само даде възможност за успеха на нашата PMIF ваксина, но платформата е далеч по-евтина от ваксините, базирани на протеини, отваряйки възможности за ваксина срещу малария, която не е съществувала преди.

ХИВ

"Навлизаме в петото десетилетие на глобална пандемия за ХИВ", казва Дерек Кейн от Института за човешки ваксини към университета Дюк. Досега ваксината остава недостъпна.

Екипът на Кейн се фокусира върху подгрупа пациенти с ХИВ (по-малко от една трета), които в крайна сметка развиват специализирани антитела, които могат да неутрализират ХИВ години след заразяването. По това време в тялото има огромен резервоар от вирус и е твърде късно да се изчисти инфекцията. "Като да намериш пожарогасител, но цялата къща вече гори", обяснява Кейн. Въпреки това, ако една ваксина може да индуцира тези антитела, надеждата е, че те биха могли да унищожат ХИВ, преди да се затвърди.

Кейн и колегите му щателно са начертали обиколния път, поет от имунната система, за да създаде тези високоспециализирани антитела и като част от консорциум те измислят последователност от четири или пет мултицелеви иРНК ваксини, предназначени да "пресъздадат надпреварата във въоръжаването между имунната система и патогена".

"Със сигурност смятаме, че ваксината срещу ХИВ ще бъде най-сложната ваксина, която някога ще трябва да поставяме сред населението", казва Кейн. "Не очакваме тя да работи 100% или 90% като ваксините срещу COVID, но дори и да успеем да стигнем до 50-60% - това би било успех, 70% биха били невероятни."