Hiện đã được chứng minh chống lại coronavirus, mRNA có thể làm được nhiều hơn thế

(CNN) Khi dữ liệu giai đoạn 3 cuối cùng được công bố vào tháng 11 năm ngoái cho thấy vắc xin mRNA do Pfizer / BioNTech và Moderna sản xuất có hiệu quả hơn 90%, Tiến sĩ Anthony Fauci đã không còn lời nào. Anh ấy đã nhắn các biểu tượng cảm xúc mặt cười cho một nhà báo đang hỏi về phản ứng của anh ấy.

Hiệu quả đáng kinh ngạc này đã được chứng minh trong các nghiên cứu thực tế ở Mỹ, Israel và các nơi khác. Công nghệ mRNA – được phát triển với ưu điểm tốc độ và tính linh hoạt và trái ngược với hoài nghi rằng nó sẽ cung cấp khả năng bảo vệ mạnh mẽ chống lại bệnh truyền nhiễm – đã làm hài lòng và kinh ngạc ngay cả những người đã ủng hộ nó.

Nền tảng RNA thông tin, hay mRNA, có thể mới đối với công chúng toàn cầu, nhưng đó là công nghệ mà các nhà nghiên cứu đã đặt cược trong nhiều thập kỷ. Giờ đây, vụ đặt cược đó đang thành công, và không chỉ bằng cách lật lại một đại dịch giết chết hàng triệu người chỉ trong một năm.

Cách tiếp cận này đã dẫn đến các loại vắc-xin an toàn và hiệu quả đáng kể chống lại một loại vi rút mới cũng đang cho thấy nhiều hứa hẹn chống lại những kẻ thù cũ như HIV và các bệnh nhiễm trùng đe dọa trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ, chẳng hạn như vi rút hợp bào hô hấp (RSV) và virus viêm phổi metapneumovirus. Nó đang được thử nghiệm như một phương pháp điều trị ung thư, bao gồm cả khối u ác tính và khối u não. Nó có thể cung cấp một phương pháp mới để điều trị các bệnh tự miễn dịch. Và nó cũng đang được coi là một giải pháp thay thế khả thi cho liệu pháp gen đối với các tình trạng khó chữa như bệnh hồng cầu hình liềm.

Vắc-xin

Câu chuyện về vắc-xin mRNA bắt nguồn từ đầu những năm 1990, khi nhà nghiên cứu người Hungary gốc Hungary Katalin Kariko của Đại học Pennsylvania bắt đầu thử nghiệm công nghệ mRNA như một hình thức liệu pháp gen. Ý tưởng tương tự cho dù các nhà khoa học muốn sử dụng phân tử mRNA để chữa bệnh hoặc ngăn ngừa nó; gửi hướng dẫn đến các tế bào của cơ thể để tạo ra một cái gì đó cụ thể.

Các nhà nghiên cứu thích sử dụng một phép tương tự trong sách nấu ăn. DNA của cơ thể là cuốn sách nấu ăn. Messenger RNA là một bản sao của công thức – một bản sao sẽ biến mất nhanh chóng. Trong trường hợp bệnh di truyền, nó có thể được sử dụng để hướng dẫn các tế bào tạo ra một bản sao lành mạnh của protein. Trong trường hợp vắc-xin mRNA, nó được sử dụng để ra lệnh cho các tế bào tạo ra thứ trông giống như một mảnh vi-rút, do đó, cơ thể tạo ra các kháng thể và các tế bào hệ thống miễn dịch đặc biệt để đáp lại.

Công thức biến mất trong khi sản phẩm nấu chín – phản ứng miễn dịch của cơ thể – tồn tại.

Kariko đã không thể hứng thú với ý tưởng này trong nhiều năm. Nhưng trong khoảng 15 năm trở lại đây, cô ấy đã hợp tác với Tiến sĩ Drew Weissman, một chuyên gia về bệnh truyền nhiễm tại Penn Medicine, để ứng dụng công nghệ mRNA vào vắc-xin. Kể từ khi các nhà khoa học bắt đầu tập trung vào mối đe dọa của đại dịch gây ra bởi một loại virus cúm hoặc coronavirus mới, họ đã nhận ra tiềm năng của vắc xin mRNA trong việc nhanh chóng xoay chuyển một loại vắc xin đại dịch.

“Nếu bạn muốn tạo ra một loại vắc-xin cúm mới bằng các phương pháp truyền thống, bạn phải phân lập vi-rút, học cách phát triển, học cách bất hoạt và tinh chế. Điều đó mất hàng tháng. Với RNA, bạn chỉ cần trình tự “, Weissman nói với CNN.

Họ thậm chí không cần một mẫu virus.

“Khi người Trung Quốc phát hành trình tự của virus SARS-CoV-2, chúng tôi bắt đầu quá trình tạo RNA vào ngày hôm sau. Vài tuần sau, chúng tôi tiêm vắc-xin cho động vật”.

Mặc dù nghe có vẻ mang tính cách mạng, nhưng ý tưởng này không hề mới đối với Weissman, Kariko và những người khác.

Weissman cho biết: “Trong phòng thí nghiệm của tôi, chúng tôi đã nghiên cứu vắc-xin trong nhiều năm. Chúng tôi có 5 thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 1 trước khi Covid xuất hiện”, Weissman, người đã làm việc với Kariko cho biết để tạo ra vắc-xin coronavirus của Pfizer / BioNTech.

“Chúng đã bị trì hoãn vì đại dịch. Kế hoạch là hoàn thành chúng trong năm tới.”

Hai trong số những vắc-xin thử nghiệm này nhắm vào bệnh cúm, trong đó có một vắc-xin Weissman hy vọng sẽ là vắc-xin được gọi là vắc-xin cúm phổ thông – một loại vắc-xin sẽ bảo vệ chống lại các chủng cúm đột biến nhanh chóng và có thể cung cấp cho mọi người nhiều năm bảo vệ chỉ với một mũi tiêm duy nhất, loại bỏ nhu cầu chủng ngừa mới mỗi mùa cúm.

Họ cũng đang nghiên cứu hai loại vắc-xin chống lại virus gây suy giảm miễn dịch ở người, hoặc HIV, gây ra bệnh AIDS và một loại để ngăn ngừa bệnh herpes đường sinh dục (mụn rộp sinh dục).

Các nhà nghiên cứu cũng đã nghiên cứu vắc xin mRNA để chống lại Ebola, Zika, bệnh dại và cytomegalovirus.

Một mục tiêu có thể khác: virus hợp bào hô hấp. RSV lây nhiễm cho hầu hết mọi người khi còn nhỏ và nó có thể đưa trẻ sơ sinh mỏng manh vào phòng chăm sóc đặc biệt dành cho trẻ sơ sinh (NICU). Ước tính nó giết chết khoảng 100-500 trẻ em mỗi năm, theo ước tính của Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ – nhưng nó giết chết khoảng 14.000 người lớn, chủ yếu trên 65 tuổi.

Jason McLellan, một nhà sinh vật học cấu trúc và Robert A. Welch, Trưởng khoa Hóa học tại Đại học Texas ở Austin, cho biết: “Nó lây nhiễm cho tất cả mọi người ở độ tuổi 2”.

Một trở ngại sẽ là tìm ra phiên bản tốt nhất của vi-rút. McLellan chuyên tìm kiếm cấu trúc phù hợp của các cấu trúc virus mục tiêu sẽ cho phép hệ thống miễn dịch của con người nhận ra và xây dựng khả năng phòng thủ tốt nhất để chống lại chúng.

GlaxoSmithKline và Pfizer đều đang làm việc trên đó, anh ấy nói. McLellan cho biết một loại virus cảm cúm thông thường khác được gọi là virus ở người, có thể gây viêm phổi ở người lớn và trẻ em, là một mục tiêu tiềm năng khác của vắc xin, McLellan nói.

McLellan cho biết một lần nữa, công việc đang diễn ra đã giúp tăng tốc độ phát triển của vắc-xin coronavirus. Trong trường hợp này, nghiên cứu về hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng 2003-2004 ban đầu, hoặc SARS, vi rút và bệnh hô hấp Trung Đông, hoặc vi rút MERS, đã giúp các nhà nghiên cứu hiểu được phiên bản nào của cấu trúc dạng núm được tìm thấy bên ngoài vi rút, được gọi là protein đột biến , để sử dụng trong việc sản xuất vắc xin. McLellan cho biết: “Chúng tôi đã tìm ra cách để ổn định mức tăng đột biến của coronavirus vào năm 2016, vì vậy chúng tôi đã chuẩn bị sẵn mọi kiến thức khi Covid-19 xuất hiện.

Nó đã sẵn sàng để đi “trong vòng vài giờ”, ông nói.

Weissman cho biết các loại vắc xin tiềm năng khác bao gồm sốt rét, lao và các vi rút hiếm như vi rút Nipah – tất cả đều có thể thực hiện được nhờ công nghệ mRNA. Các loại vắc-xin hiệu quả chống lại những bệnh nhiễm trùng này đã khiến các nhà khoa học lảng tránh vì nhiều lý do khác nhau.

Phòng thí nghiệm của Weissman hiện đang nghiên cứu một loại vắc-xin coronavirus phổ quát có thể bảo vệ chống lại Covid-19, SARS, MERS, coronavirus gây ra cảm lạnh thông thường – và các chủng trong tương lai.

Weissman cho biết: “Chúng tôi đã bắt đầu nghiên cứu vắc-xin pan-coronavirus vào mùa xuân năm ngoái. “Đã có ba vụ dịch do coronavirus trong 20 năm qua. Sẽ còn nhiều hơn thế nữa.”

Và vắc xin mRNA hoạt động rất tốt. Weissman nói: “Chúng tôi biết ở chuột và khỉ, thỏ và lợn và gà rằng nó rất mạnh. Ông nói, vắc-xin Pfizer tạo ra phản ứng kháng thể lớn hơn gấp 5 lần so với những gì đã thấy ở những người đã khỏi bệnh.

Ung thư

Một công dụng rõ ràng khác của công nghệ mRNA là chống ung thư. Cơ thể con người chống lại ung thư mỗi ngày và sử dụng mRNA có thể giúp nó làm điều đó tốt hơn nữa.

McLellan nói: “Bạn có thể sử dụng nó để cơ thể sản sinh ra một phân tử có lợi.

Các loại tế bào khối u khác nhau có cấu trúc khác nhau, dễ nhận biết ở bên ngoài mà hệ thống miễn dịch có thể nhận ra. McLellan nói: “Bạn có thể tưởng tượng có thể tiêm cho ai đó mRNA mã hóa kháng thể nhắm mục tiêu cụ thể vào thụ thể đó.

Moderna – một công ty được thành lập đặc biệt để phát triển công nghệ mRNA – đang nghiên cứu vắc xin ung thư được cá nhân hóa.

Công ty cho biết trên trang web của mình: “Chúng tôi xác định các đột biến được tìm thấy trên tế bào ung thư của bệnh nhân. Các thuật toán máy tính dự đoán 20 loại đột biến phổ biến nhất. Moderna nói: “Sau đó, chúng tôi tạo ra một loại vắc-xin mã hóa cho từng đột biến này và tải chúng vào một phân tử mRNA duy nhất. Nó được tiêm vào bệnh nhân để giúp điều chỉnh phản ứng miễn dịch tốt hơn chống lại các khối u.

Đây là nghiên cứu lâm sàng sớm, giai đoạn 1.

Những người sáng lập BioNTech là Ugur Sahin và Ozlem Tureci cũng đã nghĩ đến vắc xin ung thư ngay từ đầu. Công ty có tám phương pháp điều trị ung thư tiềm năng trong các thử nghiệm trên người. Công ty cho biết trên trang web của mình: “Mặc dù chúng tôi tin rằng phương pháp tiếp cận của mình có thể áp dụng rộng rãi trên một số lĩnh vực điều trị, nhưng các chương trình tiên tiến nhất của chúng tôi tập trung vào ung thư học, nơi chúng tôi đã điều trị cho hơn 250 bệnh nhân trên 17 loại khối u”.

Bệnh tự miễn

McLellan nói: Sử dụng mRNA để chống lại các bệnh tự miễn dịch là một “lĩnh vực thú vị”.

Các phương pháp điều trị hiện tại là thô sơ và liên quan đến việc xáo trộn các khu vực cụ thể của phản ứng miễn dịch nhầm lẫn – điều có thể khiến bệnh nhân mắc bệnh tự miễn dịch như lupus hoặc viêm khớp dạng thấp dễ bị nhiễm trùng.

BioNtech đã làm việc với các nhà nghiên cứu học thuật để sử dụng mRNA để điều trị chuột được biến đổi gen để phát triển một căn bệnh tương tự như bệnh đa xơ cứng – một bệnh tự miễn dịch bắt đầu khi hệ thống miễn dịch tấn công nhầm vào myelin, một chất béo bao phủ các tế bào thần kinh.

Ở chuột, phương pháp điều trị dường như giúp ngăn chặn cuộc tấn công, trong khi giữ nguyên phần còn lại của hệ thống miễn dịch.

Liệu pháp gen

Ý tưởng đằng sau liệu pháp gen là thay thế một gen bị lỗi bằng một gen hoạt động bình thường. Bất chấp nhiều thập kỷ làm việc, các nhà nghiên cứu đã không gặt hái được nhiều thành công, ngoại trừ một số bệnh thiếu hụt miễn dịch và một số bệnh về mắt.

Rất khó để tìm một vectơ mang gen đã chỉnh sửa vào tế bào mà không gây ra tác dụng phụ và kéo dài thời gian.

Phương pháp mRNA hứa hẹn sẽ gửi các hướng dẫn để tạo ra phiên bản lành mạnh của protein và Weissman nhận thấy có triển vọng đặc biệt trong việc điều trị bệnh hồng cầu hình liềm.

Trong bệnh hồng cầu hình liềm, các tế bào hồng cầu có hình dạng gấp khúc và có thể làm tắc nghẽn các mạch máu nhỏ, gây đau và tổn thương các cơ quan. Messenger RNA có thể được sử dụng để thay đổi các hướng dẫn đi đến tủy xương, nơi tạo ra các tế bào hồng cầu, bảo chúng tạo ra các tế bào có hình dạng khỏe mạnh hơn.

Weissman cho biết: “Bây giờ chúng tôi có thể nhắm mục tiêu tế bào đó, hy vọng là chúng tôi có thể tiêm RNA cho mọi người và nó sẽ nhắm mục tiêu vào các tế bào gốc của tủy xương và sửa chữa bệnh tật,” Weissman nói.

Ông nói thêm: “Đó là liệu pháp gen mà không có giá nửa triệu đô la. “Nó nên chỉ là một mũi tiêm IV và thế là xong.”

Các thử nghiệm trên chuột đang cho thấy nhiều hứa hẹn – bước tiếp theo để kiểm tra cách tiếp cận ở khỉ, Weissman nói.

Vào năm 2008, một công ty có tên Shire Pharmaceuticals bắt đầu phát triển phương pháp điều trị mRNA cho bệnh xơ nang – một căn bệnh di truyền chết người do bất kỳ một trong số các đột biến nhỏ đối với gen có tên là CFTR gây ra.

Công nghệ đó hiện thuộc sở hữu của Translate Bio, một công ty chuyên sản xuất vắc xin và liệu pháp mRNA. Nó đang hoạt động để sửa CFTR bị lỗi trong phổi bằng cách cung cấp mRNA qua máy phun sương. Phương pháp điều trị có vẻ an toàn trong các thử nghiệm giai đoạn đầu trên người và đã giành được tình trạng thuốc mồ côi từ Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ.

Bệnh do ve

Weissman nói, phương pháp tiếp cận mRNA cũng có thể hoạt động chống lại một số bệnh do ve.

Weissman cho biết: “Ý tưởng ở đây là nếu bạn miễn dịch với các protein trong nước bọt của bọ ve, thì khi bọ ve cắn bạn, cơ thể sẽ sản sinh ra chứng viêm và bọ chét rụng đi,” Weissman nói.

Bệnh Lyme do vi khuẩn Borrelia burgdorferi gây ra và bọ chét nói chung phải bám trụ từ 36 đến 48 giờ trước khi truyền vi khuẩn cho vật chủ. Nếu bọ chét rơi ra trước đó, nó không thể truyền bệnh.

Biên dịch: Nhóm tác giả CTCP Y Sinh Immutek