Článek
Čtete ukázku z newsletteru TechMIX, ve kterém Pavel Kasík a Matouš Lázňovský každou středu přinášejí hned několik komentářů a postřehů ze světa vědy a nových technologií. Pokud vás TechMIX zaujme, přihlaste se k jeho odběru!
Oproti běžným vakcínám ty s mRNA neobsahují vůbec žádnou část viru. Nesou v sobě pouze návod, jak malou část viru postavit v podobě mRNA. To je v těle extrémně běžná molekula určená k přenosu informace. V buňkách slouží jako posel (mRNA je „messenger“ RNA) mezi jednotlivými „orgány“. V konkrétním případě vakcíny proti SARS-CoV-2 je to ten známý „hrot“ (spike), který se nachází na vnějšku viru.
Podle něj pak buňka začne vyrábět další a další částečky, které poslouží pro výcvik imunitního systému. Proces je to tedy velmi přímočarý a rychlý: „Vložíte (mRNA) do buněk a o půl hodiny později už produkují protein,“ vysvětluje samotná Katalin Karikó.
Využití „falešných poslů“ ale může být mnohem širší. Teoreticky můžeme buňkám podstrčit jakékoliv posly a tak je naučit dělat spoustu nejrůznějších věcí (tedy bílkovin, bez kterých se v buňce nic nestane).
Především Katalin Karikó na této formě léčby pracovala celé desítky let prakticky bez úspěchu a bez ocenění. Pensylvánská univerzita ji v roce 1995 dokonce přeřadila na nižší pozici, protože práce na mRNA nepřilákala dost grantů. (Tato informace se kupodivu v tiskovém prohlášení univerzity k Nobelově ceně neobjevila.)
Karikó a Weissman postupně vyřešili jeden obří problém: Jak přesvědčit tělo, aby uměle připravenou mRNA přijalo za vlastní a řídilo se podle ní. Byla tu i další úskalí, třeba jak mRNA dostat tam, kam je zapotřebí, ale nakonec i díky oběma čerstvým nobelistům převládl optimismus a překážky se dařilo postupně odstraňovat.
Významným datem z pohledu rychlého vývoje koronavirových vakcín bylo také 11. září 2001. Útoky provedené onoho dne přivedly nejen americkou vládu k závěru, že nemá schopnost se rychle bránit případnému bioteroristickému útoku. Postupně se tak zrodil program na podporu hledání univerzální „platformy“ pro výrobu vakcíny proti nově vzniklým či uměle vyrobeným a upraveným virům.
Pokrok byl dlouho neviditelný, jen na úrovni základního výzkumu. Jak ukázaly epidemie „prvního“ SARS v roce 2003 či eboly v západní Africe v roce 2014, na objev nových virových patogenů lidstvo nedokázalo reagovat tak rychle, jak by si většina veřejnosti představovala.
Ale už v roce 2014 se projevilo, že nějaký pokrok nastal: Vývoj vakcín proti ebole byl nepochybně rychlejší než proti SARS 1. Některé kandidátské látky na zkoušky vznikly ještě v průběhu velké africké epidemie. Bylo to ovšem v době, když bylo šíření nemoci potlačeno jinak. Případů bylo tak málo, že látky se reálně nedaly vyzkoušet.
Během následujících let výrazně dozrávaly, včetně právě mRNA vakcín – což je princip, který se věda neúspěšně pokoušela realizovat několik desetiletí. Ke konci druhého desetiletí 21. století ale bylo vše připraveno k úspěchu. Už v roce 2018 odborný článek v časopise Nature Medicine označil mRNA vakcíny za začátek „nové éry v očkování“.
Různé biotechnologické společnosti měly v době, kdy se objevil SARS-CoV-2, tedy na přelomu let 2019 a 2020, v klinických zkouškách několik různých vakcín a terapeutik. Například firma Moderna v té době zkoušela osm lidských vakcín včetně personalizované (tj. každému na míru šité) vakcíny proti rakovině či viru Zika.
Moderna a BioNtech rozpoznaly příležitost rychle uspokojit celosvětovou poptávku po vakcíně proti novému koronaviru s využitím mRNA technologie. Tak trochu shodou okolností byly k dispozici všechny nutné náležitostí, včetně například nanočástic na ochranu mRNA. Díky tomu a také díky státní podpoře (velmi významnou poskytla zprvu i Trumpova administrativa) se vakcíny dostaly na veřejnost tak rychle.
Velmi různorodé využití
Ale vraťme se k budoucnosti. Přitažlivost mRNA vakcín od začátku spočívala v tom, že mohou poskytnout ochranu proti velmi široké škále virových nebo bakteriálních infekcí (optimisté říkají dokonce „téměř jakékoliv virové či bakteriální infekci“).
Na rozdíl od tradičních vakcín umožňují mRNA vakcíny pacientovým vlastním buňkám vycvičit imunitní systém k rozpoznávání daného patogenu. Podle předpisu ve vakcíně produkují bílkoviny, podle nichž se imunitní systém daného „škůdce“ naučí rozeznávat a zneškodňovat.
Když se najde vhodný bílkovinový cíl, je pak poměrně jednoduché vytvořit a začít vyrábět mRNA, podle které ho lidské buňky mohou vyrobit. Ovšem identifikovat takový „cíl“ je někdy dosti náročné. Platí to u řady bakteriálních infekcí, ale někdy i virů – stačí chvíli vzpomenout na AIDS/HIV. V případě viru HIV se nikdy nepodařilo najít vhodnou formu nějaké bílkoviny, která by vyvolala imunitní reakci a umožnila tak vznik vakcíny.
Roli pochopitelně hrají i peníze; někdy nemusí být nalezení vhodného cíle nemožné, stačí jen, že bude příliš náročné. Například v případě už zmíněné rakovinové vakcíny je zapotřebí podrobně prozkoumat DNA nádorových buněk. Cílem je vyvolat imunitní reakci proti „nenormálním“ bílkovinám (tzv. neoantigenům) nádorových buněk. Je nutné najít látky, které vyrábí jen a pouze nádorové buňky a v normálních buňkách se nevyskytují. Pak by vakcíny nefungovaly, nebo by hrozily extrémně vážné komplikace.
Cílem personalizovaných vakcín proti rakovině je naučit imunitní systém, jak se nádorové buňky liší od zbytku těla. V celém procesu je rozhodující rychlost, protože vysoce individualizovaná vakcína musí být vytvořena během několika týdnů po odběru vzorku nádoru, mRNA technologie jsou tedy vhodné. I tak výroba těchto personalizovaných vakcín proti rakovině trvá přibližně jeden až dva měsíce – a pochopitelně není zadarmo.
Na druhou stranu, onkologická léčba je už dnes velmi drahá a možný přínos očkování nezanedbatelný. Například Moderna za sebou má poměrně úspěšnou druhou fázi klinických zkoušek takové „osobní“ mRNA vakcíny pro pacienty s kožními nádory. Kombinace experimentální vakcíny proti rakovině a imunoterapeutického léku Keytruda společnosti Merck snížila riziko úmrtí nebo recidivy melanomu u vysoce rizikových pacientů o 44 procent ve srovnání s léčbou pouze pomocí léku Keytruda.
Do randomizované studie bylo ve druhé fázi zařazeno 157 pacientů, kteří za sebou měli chirurgické odstranění nádoru. Studie probíhala jen rok, definitivní konec je naplánován na rok 2029. Někteří účastníci dostali spolu s vakcínou Keytruda devět dávek vakcíny proti rakovině s kódovým označením mRNA-4157/V940. Ostatní dostávali pouze lék Keytruda, který je standardní léčbou pro podobně vážné případy.
Jinak řečeno, podání vakcíny tedy – alespoň předběžně – vede k lepším výsledkům než stávající léčba. Což je důležité při vyjednávání s plátci při zavádění novinky do praxe.
A vyjednávání to nebude jednoduché. Výrobní proces vakcíny zahrnuje identifikaci genetických mutací v nádorových buňkách pacienta s cílem najít její specifický genetický „otisk“. Vakcína může obsahovat až 34 různých bílkovin, aby se imunitní systém dokázal opravdu specificky natrénovat na nádorové buňky.
Pravdou ovšem je, že od získání prvních pozitivních údajů u řádově stovky pacientů s melanomem je ještě daleko k vývoji široce dostupné léčby. Někteří odborníci říkají, že na rakovinné buňky se zjednodušeně řečeno nemůže jít stejně jako třeba na koronavirus. Průlom v této oblasti ještě nenastal, shrnul situaci pro MIT Technology Norbert Pardi z Pensylvánské univerzity (tedy pracoviště, kde Weissman a Karikó udělali své klíčové objevy).
Ale nemá smysl být příliš netrpělivý. Technologie mRNA je ještě mladá a pořád se zlepšuje.
Případ chřipka
V září například společnost Moderna oznámila, že její experimentální verze vakcíny proti chřipce vyvolává silnější imunitní odpověď než dnes dostupné očkování. Na začátku října pak zveřejnila předběžné informace i o slibných výsledcích kombinované vakcíny proti chřipce a SARS-CoV-2, která se na papíře jeví jako velmi vhodná sezonní vakcína pro seniory.
Firma si tak otevřela cestu ke schválení v USA a zároveň napravila svůj dosavadní neúspěch v této oblasti: Zkoušky předchozí verze chřipkové vakcíny měly špatné výsledky, a firma ji tedy musela hodně změnit.
Moderna tak má šanci rozšířit své portfolio – které pořád tvoří jen covidová vakcína – a zároveň udržuje reputaci technologie mRNA obecně. Právě ve vývoji vakcíny proti chřipce by mohly vyniknout některé její klady, například možnost rychlé výroby ve velkých objemech a úprav vakcíny.
Další potenciální a relativně snadno dostupný benefit je jednoduchá kombinace více očkovacích látek do jedné vakcíny, jak ilustruje i kombinovaná vakcína proti covidu a chřipce. V té jsou instrukce pro vytvoření pěti bílkovin, ale to není žádný limit.
Zmíněný Norbert Pardi je spolu se svým týmem jeden z těch, kteří pracují na „univerzální vakcíně proti chřipce“. To má být vakcína, která obsahuje návod na tolik různých „tréninkových cílů“ pro náš imunitní systém, že by nás měla ochránit proti všem typům chřipky. Jeho tým nedávno prokázal, že vakcína dokáže ochránit myši a fretky před 20 podtypy chřipky.
Ve vývoji už je kombinovaná vakcína proti covidu, chřipce a RSV. V budoucnu bychom mohli jít ještě dál – pouhá jedna nebo dvě injekce by nás teoreticky mohly ochránit před 20 různými viry, jak se před časem trochu zasnila Katalin Karikó.
V principu jsou možnosti takové léčby navíc ještě výrazně širší než vakcinace proti infekčním chorobám (ostatně i proto využití mRNA vzbudilo zájem vědců). Technologii lze teoreticky využít tak, že tělo začne vyrábět chybějící bílkoviny u pacientů trpících nějakou dědičnou metabolickou poruchou. Třeba když jejich organismus nedokáže kvůli chybě v DNA účinně odbourávat některé látky v těle a ty se začnou hromadit jako neodvážený odpad.
Některé možnosti jsou ještě zajímavější. Vizí některých odborníků je třeba i mRNA vakcína „proti depresi“. V podstatě by šlo o látku, která umožní pacientům zvýšit hladinu serotoninu nebo dopaminu, aby se jim zlepšila nálada nebo snížila úzkost.
K tomu je hodně daleko, a nakonec se tenhle nápad může ukázat jako zcela nepraktický. Důležité je si připomenout, že cena pro Karikó a Weissmana vyznačuje teprve začátek jedné nové vědecké kapitoly, nikoliv její vyvrcholení.
V plné verzi newsletteru TechMIX toho najdete ještě mnohem víc. Přihlaste se k odběru a budete ho dostávat každou středu přímo do své e-mailové schránky.
