ვაქცინები ადამიანებს საუკუნეებია დაავადებებისგან იცავს. თუმცა, COVID-19-ის პანდემიამდე, ვაქცინის შემუშავება კვლავ ხანგრძლივი და სპეციფიკური პროცესი იყო. ტრადიციულად, მკვლევრებს თითოეული კანდიდატი ვაქცინისთვის საწარმოო პროცესებისა და აღჭურვილობის მორგება უწევდათ, ხოლო ერთი ვაქცინიდან მიღებული სამეცნიერო ცოდნა ხშირად მეორისთვის პირდაპირ არ გამოდგებოდა.

მაგრამ COVID-19-ის mRNA ვაქცინამ ვაქცინების შემუშავებაში ახალი მიდგომა შემოიტანა. 2026 წლის 5 აგვისტოს კი აშშ-ის სურსათისა და წამლის ადმინისტრაციამ (FDA) დაამტკიცა კიდევ ერთი, ამჯერად სეზონური გრიპის, mRNA ვაქცინა 50 წლის ან უფროსი ასაკის ზრდასრულებისთვის, რომელიც სტანდარტულ ვაქცინებთან შედარებით გრიპისგან მეტ დაცვას უზრუნველყოფს. ეს მიღწევა mRNA ტექნოლოგიის პროგრესზე მეტყველებს. მას შორსმიმავალი მნიშვნელობა აქვს იმისთვის, მკვლევრები სხვა დაავადებების სამკურნალო პრეპარატებს როგორ შექმნიან.

მიუხედავად იმისა, რომ mRNA-ს სამკურნალოდ გამოყენების მრავალი შესაძლებლობა არსებობს, ზოგიერთი მნიშვნელოვანი შეზღუდვა მაინც რჩება. ლი ლი, ბიოქიმიკოსი და ასისტენტ-პროფესორი UMass Chan Medical School-ში, წამლის სახით mRNA-ს გამოყენების უკეთესი გზების შემუშავებაზეა ფოკუსირებული. მისი თქმით, იმის უკეთ გააზრება, როგორ ურთიერთქმედებენ mRNA-ზე დაფუძნებული პრეპარატები იმუნურ სისტემასთან და როგორ იშლებიან ისინი ადამიანის უჯრედებში, დაავადებათა ფართო სპექტრისთვის უსაფრთხო, ხანგრძლივი და ეფექტიანი მკურნალობის შექმნაში დაგვეხმარება.

mRNA პრეპარატების რამდენიმე საბაზისო პრინციპი

ინფორმაციული რნმ, ანუ mRNA, ოთხი საშენი ბლოკისგან შედგება, რომლებიც აღინიშნება ასოებით: A, C, G და U. mRNA მოლეკულაში ასოების მიმდევრობა გენეტიკურ ინფორმაციას გადასცემს, რომელიც ცილის წარმოქმნის პროცესს წარმართავს.

mRNA პრეპარატი ორი აუცილებელი კომპონენტისგან შედგება: mRNA მოლეკულებისგან, რომლებიც სასურველ ცილებს აკოდირებს, და ლიპიდური მოლეკულებისგან — როგორიცაა ფოსფოლიპიდები და ქოლესტერინი — რომლებიც მათ გარს ეკვრის. ეს mRNA-ლიპიდური ნანონაწილაკები, ანუ LNP, დაახლოებით 100 ნანომეტრი დიამეტრის მქონე პატარა სფეროებია, რომლებიც mRNA-ს დაშლისგან იცავს და მის სამიზნე უჯრედებში მიტანას უწყობს ხელს.

უჯრედებში მოხვედრის შემდეგ, mRNA მოლეკულები უჯრედის მექანიზმს ინსტრუქციას აძლევს, აწარმოოს სამიზნე ცილა, რომელიც სასურველი თერაპიული ეფექტისთვისაა საჭირო. მაგალითად, Pfizer-BioNTech-ისა და Moderna-ს COVID-19 ვაქცინებში არსებული mRNA უჯრედებს მიუთითებს, რომ ვირუსის სპაიკ-ცილის უსაფრთხო ვერსია აწარმოოს, რომელიც იმუნურ სისტემას ამოცნობაში ავარჯიშებს და მას პოტენციური ინფექციისთვის უკეთ ამზადებს.

პრეპარატების შემუშავების პერსპექტივიდან, mRNA წამლები ტრადიციულ პრეპარატებთან შედარებით მნიშვნელოვან უპირატესობებს გვთავაზობს, რადგან ისინი მარტივად პროგრამირებადია. ხელმისაწვდომი დნმ შაბლონებიდან შეიძლება ასობით კილოგრამი mRNA დამზადდეს, შესაბამისად, განსხვავებული mRNA პრეპარატის წარმოება ისეთივე მარტივია, როგორც შესაბამისი დნმ შაბლონების შეცვლა.

რაც უფრო მნიშვნელოვანია, ერთნაირი მეთოდებით წარმოებულ განსხვავებულ mRNA პრეპარატებს მსგავსი თვისებები ექნება. ისინი ერთსა და იმავე ქსოვილებს მიეწოდება, იმუნური პასუხის მსგავს დონეებს გამოიწვევს და მსგავსად დაიშლება. ეს პროგნოზირებადობა mRNA პრეპარატების შემუშავების რისკებსა და ფინანსურ დანახარჯებს მნიშვნელოვნად ამცირებს.

გარდა იმისა, რომ მათი პროგრამირება მარტივია, mRNA პრეპარატებს სხვა რამდენიმე უნიკალური თვისებაც აქვს. მაგალითად, ზუსტად ისე, როგორც ორგანიზმის მიერ ბუნებრივად გამომუშავებულ mRNA-ებს, თერაპიულ mRNA-ებსაც უჯრედებში ხანმოკლე ნახევარდაშლის პერიოდი აქვს: დაახლოებით ერთი დღე. შედეგად, ამჟამინდელი mRNA ტექნოლოგია იდეალურია ისეთი მკურნალობისთვის, რომელიც ორგანიზმში დიდხანს არ უნდა დარჩეს.

სწორედ ამიტომ არის ვაქცინები პოპულარული კანდიდატები mRNA ტექნოლოგიისთვის: პრეპარატთან ხანმოკლე კონტაქტის შემდეგ, მცირე გვერდითი მოვლენებით, დაავადებისგან ხანგრძლივ დაცვას უზრუნველყოფს.

საკუთარი და უცხო

mRNA პრეპარატების კიდევ ერთი კრიტიკული მახასიათებელი იმუნური სისტემის სტიმულირების მათი ბუნებრივი უნარია. ეს შეიძლება პარადოქსულად მოგეჩვენოთ. ბოლოს და ბოლოს, უჯრედები უკვე შეიცავს დიდი რაოდენობით mRNA-ებს. რატომ უნდა გაააქტიუროს სხვა mRNA-მ იმუნური სისტემა? როგორ განასხვავებს იმუნური სისტემა საკუთარ და უცხო mRNA-ებს?

პირველი მიზეზი მდებარეობას ეხება. თერაპიული mRNA-ები უჯრედში ენდოსომების საშუალებით ხვდება — ეს უჯრედის მემბრანისგან შემდგარი პარკებია, რომლებიც გარემოდან მასალას იღებს. ჩვეულებრივ, უჯრედული mRNA ენდოსომებში არ შედის, ამიტომ იმუნური სისტემა ენდოსომში აღმოჩენილ mRNA-ს რნმ-ვირუსით ინფექციის ნიშნად აღიქვამს. შედეგად, თერაპიულ mRNA-საც ვირუსულ მასალად თვლის და ეს ძლიერ ანთებით პასუხს იწვევს, რამაც შეიძლება მძიმე გვერდით მოვლენებამდე მიგვიყვანოს.

mRNA პრეპარატების წინაშე არსებული ორი ბარიერია ხანმოკლე ნახევარდაშლის პერიოდი და მინარევები, რომლებიც იმუნურ პასუხს იწვევს

ფოტო: Christoph Burgstedt/Science Photo Library via Getty Images

ამ პრობლემის ერთ-ერთი გადაწყვეტა mRNA-ს საშენი ბლოკების მოდიფიცირებაში მდგომარეობს: კონკრეტულად, U-ს, ანუ ურიდინის მისი ქიმიური მონათესავეებით — ფსევდოურიდინითა და N1-მეთილფსევდოურიდინით ჩანაცვლებაში. ეს შეუმჩნეველი ქიმიური ცვლილება არასასურველ იმუნურ პასუხს ხელს უშლის და ამავდროულად თერაპიულ mRNA-ს საშუალებას აძლევს, უჯრედს მის მიერ კოდირებული ცილის წარმოსაქმნელად მიმართოს. 2023 წლის ნობელის პრემია ფიზიოლოგიისა და მედიცინის დარგში სწორედ იმ მეცნიერებს გადაეცათ, რომლებმაც ეს გარდამტეხი აღმოჩენა გააკეთეს. Pfizer-BioNTech-ისა და Moderna-ს COVID-19-ის mRNA ვაქცინები ამ ტექნიკას იყენებს.

არასასურველი იმუნური პასუხის მეორე წყარო მინარევებია, რომლებიც mRNA-ს წარმოებისას წარმოიქმნება. მეცნიერები დნმ შაბლონიდან mRNA-ს რნმ-პოლიმერაზას სახელით ცნობილი ცილის დახმარებით ამზადებენ. ამ პროცესს მცირე რაოდენობით გვერდითი პროდუქტი ახლავს — ორჯაჭვიანი რნმ. mRNA ერთჯაჭვიანია, ორჯაჭვიან რნმ-ს კი ორი ჯაჭვი აქვს, რომლებიც ერთმანეთს ორმაგ სპირალად ეხვევა. გამრავლების, ანუ რეპლიკაციის, დროს ორჯაჭვიან რნმ-ს რნმ-ვირუსებიც ქმნის, ამიტომ უჯრედის კონტაქტმა ორჯაჭვიან რნმ-თან, შესაძლოა, ძლიერი იმუნური პასუხი გამოიწვიოს.

ორჯაჭვიანი რნმ-ის მოშორება საკმაოდ რთულია, განსაკუთრებით ინდუსტრიული მასშტაბით. საბედნიეროდ, mRNA ვაქცინების შემთხვევაში, ორჯაჭვიანი რნმ-ის ნარჩენმა რაოდენობამ შეიძლება ანტისხეულების რეაქციების გასაძლიერებლად იმუნური სისტემის სტიმულირება მოახდინოს. თუმცა, სხვა აპლიკაციებისთვის (გარდა ვაქცინებისა), გვერდითი მოვლენების შესამცირებლად, უფრო სუფთა რნმ პროდუქტია საჭირო.

ვაქცინებს მიღმა

მიუხედავად იმისა, რომ mRNA-ს აქვს პოტენციალი, გარდაქმნას პრეპარატების შემუშავება სხვადასხვა სამედიცინო მიზნისთვის, იმ სამიზნეების დასადგენად, რომლებიც ტექნოლოგიის ძლიერ მხარეებს შეესაბამება, ფრთხილი მიდგომა აუცილებელია.

მაგალითად, ამჟამად mRNA ორგანიზმში მხოლოდ მცირე ხნით ძლებს, ამიტომ ის ისეთი მკურნალობისთვისაა იდეალური, სადაც ცილის ხანმოკლე არსებობაც კი ხანგრძლივ თერაპიულ ეფექტს იძლევა. ერთ-ერთი პერსპექტიული მაგალითი, რომელზეც ამჟამად მუშაობენ, გენის რედაქტირების ცილების, CRISPR-Cas9-ის, mRNA-ს მეშვეობით კოდირებაა — ეს კი კონკრეტული დაავადებების გამომწვევი გენების გამორთვის საშუალებას იძლევა.

მკვლევრები ამ სტრატეგიით მემკვიდრეობითი ტრანსთირეტინის ამილოიდოზისთვის ერთდოზიან პრეპარატს ავითარებენ. ეს იშვიათი გენეტიკური დაავადებაა, რომელსაც გულსა და ნერვებში არასწორად დახვეული ცილების დაგროვება იწვევს. სამიზნე ცილას ღვიძლი აწარმოებს, ამიტომ ეს დაავადება mRNA-ზე დაფუძნებული CRISPR გენური თერაპიისთვის იდეალური სამიზნეა. წამლების უმეტესობა ღვიძლში გადის, ამიტომ CRISPR-Cas9-ის mRNA-ს სამიზნემდე მიტანაც ადვილდება. მომდევნო რამდენიმე წელიწადში mRNA-ზე დაფუძნებული გენომის რედაქტირების უფრო ზუსტი თერაპიების ახალი თაობა კლინიკურ კვლევებში შევა.

ვინაიდან COVID-19-ის გამომწვევი ვირუსი (ოქროსფერი) და სხვა რნმ ვირუსები ენდოსომების მეშვეობით შედიან უჯრედებში, mRNA პრეპარატის მინარევებმა შესაძლოა მსგავსი იმუნური პასუხი გამოიწვიოს

ფოტო: NIAID/Flickr, CC BY

ზოგიერთ მკურნალობას კონკრეტული ცილის ორგანიზმში ხანგრძლივი დროით არსებობა სჭირდება, ან თითქმის არ უნდა გამოიწვიოს იმუნური რეაქცია. ასეთი მკურნალობისთვის mRNA ტექნოლოგიაში შემდგომი პროგრესია საჭირო — mRNA-ს ნახევარდაშლის პერიოდი უნდა გაიზარდოს და იმუნური პასუხის გამომწვევი მინარევები აღმოიფხვრას. ამ მიმართულებით ორი მნიშვნელოვანი მიღწევა გამოირჩევა: გამოთვლითი ალგორითმები, რომლებიც mRNA-ს მიმდევრობებს ისე ცვლიან, რომ მათი სტაბილურობა გაიზარდოს, და რნმ-პოლიმერაზები, რომლებიც ნაკლებ გვერდით პროდუქტს წარმოქმნის და ამით იმუნურ პასუხს ამცირებს.

შემდგომ წინსვლას, პოტენციურად, შეუძლია ახალი თაობის უსაფრთხო, ხანგრძლივი და ეფექტიანი mRNA თერაპიების შემუშავებას შეუწყოს ხელი, რომლებიც ვაქცინების ფარგლებს გასცდება.

თუ სტატიაში განხილული თემა და ზოგადად: მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სფერო შენთვის საინტერესოა, გამოიწერე ჩვენი YouTube არხი და უყურე თემატურ ვიდეოებს.