25/08/2021
*Της Δρ. Ανδρούλλας Μηλιώτου
Διανύοντας τις τελευταίες μέρες του Αυγούστου του 2021 και στο άκουσμα της ευχάριστης είδησης της πλήρους αδειοδότησης του mRNA εμβολίου της Pfizer/BioNTech από τον FDA (Οργανισμός Ελέγχου Φαρμάκων και Τροφίμων των Η.Π.Α.), δεν μπορεί κανείς να αμφισβητήσει ότι η mRNA τεχνολογία ήρθε για να μείνει. Μέσα από τη ζοφερή εποχή της πανδημίας, η επιστήμη απέδειξε – και μας έκανε όλους περήφανους – ότι τα εμβόλια κατά του νέου κορωνοϊού ήταν μόνο η αρχή για την εξερεύνηση των εξαιρετικών δυνατοτήτων αυτής της πολλά υποσχόμενης τεχνολογίας, καθιστώντας το mRNA ένα ισχυρό μόριο με απίστευτα ευρύ θεραπευτικό δυναμικό.
Όλοι θα έχουμε ακούσει για το mRNA ή πιο ορθά για το in vitro μεταγραφόμενο (in vitro transcribed, IVT)-mRNA, το οποίο μοιάζει με το φυσικό mRNA και η επιτυχής μεταφορά του εντός των ανθρώπινων κυττάρων, επιτρέπει την παροδική έκφραση της αντίστοιχης επιθυμητής πρωτεΐνης, από τον ίδιο το μεταφραστικό μηχανισμό των ανθρώπινων κυττάρων. Το ισχυρότερο πλεονέκτημα της τεχνολογίας IVT-mRNA είναι ότι τα μόρια mRNA δεν εισέρχονται στον πυρήνα, δεν έχουν καμία παρέμβαση στο DNA του ανθρώπου και όλη η «δουλειά» γίνεται μέσα στο κυτταρόπλασμα. Το IVT-mRNA αποικοδομείται έπειτα από 2-3 μέρες μέχρι 2 εβδομάδες στο κυτταρόπλασμα, από τους φυσιολογικούς μηχανισμούς του ίδιου του κυττάρου και ως εκ τούτου, δε χρειάζεται ούτε η απενεργοποίηση, ούτε η αφαίρεσή του. Το IVT-mRNA πλεονεκτεί σε σύγκριση με άλλα θεραπευτικά μόρια, όπως στην περίπτωση των ανασυνδυασμένων θεραπευτικών πρωτεϊνών, όπου υφίσταται η απαίτηση σύνθετων διαδικασιών καθαρισμού. Επιπλέον, το κόστος παραγωγής IVT-mRNA για κλινικές μελέτες, σε βαθμό GMP, είναι περίπου 5-10 φορές χαμηλότερο σε σύγκριση με αυτό των θεραπευτικών πρωτεϊνών, μιας και αποτελεί ένα ελεύθερο – από κύτταρα – σύστημα. Τέλος, επειδή το IVT-mRNA είναι απλώς μια γενετική αλληλουχία, οι επιστήμονες μπορούν εύκολα να το τροποποιήσουν όσο χρειάζεται για να βρουν τον πιο αποτελεσματικό συνδυασμό αλλά και για να δοκιμαστεί σε νέες υποθέσεις.
Στις αρχές της χιλιετίας που διανύουμε, όμως, πολύ λίγοι ήταν οι «σύμμαχοι» της τεχνολογίας του IVT-mRNA, οι οποίοι πίστεψαν ότι όντως θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως θεραπευτικό μόριο. Ανάμεσα στους λόγους για τη δυσπιστία απέναντι στην τεχνολογία του IVT-mRNA ήταν ό,τι μέσα στα κύτταρα, το IVT-mRNA είναι επιρρεπές σε αποικοδόμηση από τα επιβλαβή ένζυμα που το διασπούν, τις λεγόμενες RNάσες (γι’ αυτό και τα νέα mRNA εμβόλια για την COVID-19 αποθηκεύονται σε θερμοκρασίες κατάψυξης και υπερ-κατάψυξης). Είναι δηλαδή ένα πολύ ντελικάτο μόριο για να επιβιώσει – στον επιβλαβή γι’ αυτό – ανθρώπινο οργανισμό.
Η πρώτη χρήση του IVT-mRNA, το οποίο εν δυνάμει κωδικοποιεί μια θεραπευτική πρωτεΐνη και το οποίο μπορεί να μεταφερθεί ενδοκυττάρια in vivo, πραγματοποιήθηκε από τους Wolff και Συνεργάτες, το 1990, σημειώνοντας την πρώτη απευθείας έγχυση γυμνού IVT-mRNA . Δύο χρόνια αργότερα, σημειώθηκε η πρώτη χρήση του IVT-mRNA για τη θεραπεία μιας ασθένειας από τους Jirikowski και Συνεργάτες, το 1992, οι οποίοι κατάφεραν με την έγχυση του IVT-mRNA της βαζοπρεσσίνης, στον εγκέφαλο ποντικιών, να κατευνάσουν τα συμπτώματα της ασθένειας του διαβήτη . Το έτος 1995 σηματοδοτήθηκε από τον πρώτο εμβολιασμό με IVT-mRNAs, τα οποία κωδικοποιούσαν καρκινικά αντιγόνα. Οι πρώτες κλινικές μελέτες, που σχετίζονταν με την τεχνολογία αυτή, εφαρμόστηκαν από την ομάδα του Gilboa, το 1996, οι οποίοι πρότειναν την εν δυνάμει χρήση εμβολίων IVT-mRNA (RNA-pulsed dendritic cells-DCs) σε ασθενείς με πολύ μικρούς, πιθανόν μικροσκοπικούς, όγκους . Η πρώτη εστιασμένη στο mRNA εταιρεία ιδρύθηκε λίγο αργότερα, το 1997, υπό την επωνυμία Merix Bioscience (πλέον Argos Therapeutic).
Προς το τέλος της δεκαετίας του 1990, οι Igmar Hoerr και Συνεργάτες απέδειξαν την επιτυχή ενδοδερμική έγχυση IVT-mRNA, κατάφεραν δηλαδή τα δερματικά κύτταρα εκφράζανε τις αντίστοιχες πρωτεΐνες που κωδικοποιούσε το IVT-mRNA, ενώ επίσης απέδειξε ότι ήταν αρκετά σταθερό, που μπορούσε να κρατηθεί σε θερμοκρασία δωματίου για τουλάχιστον δύο χρόνια χωρίς αξιοσημείωτη αποικοδόμηση . Διαπιστώνοντας το δυναμικό που κρύβουν τα IVT-mRNAs ως θεραπευτικά μόρια, οι Hoerr και Συνεργάτες ήταν αυτοί που ίδρυσαν την CureVac, για την επίτευξη της ανάπτυξης μιας πιο ασφαλούς γονιδιακής θεραπείας με IVT-mRNA εμβόλια.
Μέχρι τώρα, η βιο-φαρμακευτική αυτή εταιρεία έχει τρεις κλινικές δοκιμές σε εξέλιξη για τον καρκίνο: για το μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα (Non-small-cell lung carcinoma, NSCLC) (RNActive®, Combination BI 1361849/ CV9202 with CPI), για επιφανειακούς όγκους (TLR-/RIG-I agonist CV8102, i.t., combination + CPI), για ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα (RNAdjuvant®/ multipeptide vaccine), αλλά διεξάγεται και μια κλινική δοκιμή για την ανάπτυξη ενός RNA-προφυλακτικού εμβολίου κατά της λύσσας (Rabies), μέσω πρωταμίνης (CV7202) . H CureVac ήδη συνεργάζεται με τις φαρμακευτικές εταιρείες Sanofi Pasteur, In-Cell-Art and the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) σε ένα έργο των $33,1 εκατομμύρια για την ανάπτυξη εμβολίων για μολυσματικές ασθένειες, καθώς και μια συνεργασία με την Janssen Pharmaceuticals για την ανάπτυξη mRNA εμβολίου για τη γρίπη .
Η Moderna Inc., μια εταιρεία βιοτεχνολογίας με έδρα τη Μασαχουσέτη των Η.Π.Α., η οποία είναι ίσως η πιο ταχέως αναπτυσσόμενη εταιρεία που ασχολείται με την mRNA τεχνολογία, έχει λάβει την άδεια «FDA Fast Track designation» για τα εμβόλια mRNA-1893, για τον ιό Zika, το mRNA-3704 για τη μεθυλμαλονική οξυαιμία (methylmalonic acidemia, ΜΜΑ) και το mRNA-3927 για την προπιονική οξυαιμία . Αξιοσημείωτο είναι ότι το εμβόλιο mRNA-1273, το οποίο αναπτύχθηκε από την Moderna Inc. κατά του SARS-CoV-2, χρειάστηκε λίγο περισσότερο από δύο μήνες για να μπει στη Φάση Ι και 4 μήνες για να μπει στη Φάση ΙΙ ανάπτυξης, μετά την κυκλοφορία της γενετικής ακολουθίας του κορωνοϊού, τον Ιανουάριο 2020.
Επιπλέον, σε Φάσεις Κλινικών Δοκιμών η Moderna αξιοποιεί την IVT-mRNA τεχνολογία για την αντιμετώπιση του ιού, του κυτταρομεγαλοϊού (CMV), του ανθρώπινου μεταπνευμονοϊού (hMPV), της γρίπης (και της εποχικής), της λοίμωξης του αναπνευστικού συγκυτιακού ιού (RSV), αλλά και του λεμφώματος, του καρκίνου των ωοθηκών, του δέρματος και του ουροθηλιακού καρκίνου.
Επιπλέον, ο γερμανικός κολοσσός BioNTech συνεργάστηκε στα πλαίσια της αντιμετώπισης της πανδημίας με την Pfizer για την ανάπτυξη του εμβολίου mRNA BNT162b2 για την COVID-19, το οποίο εισήλθε στη Φάση Ι τον Απρίλιο 2020, το Σεπτέμβριο του 2020 στη Φάση ΙΙΙ, ενώ στις 11 Δεκεμβρίου 2020, αποτέλεσε το πρώτο εμβόλιο κατά του νέου κορωνοϊού και το πρώτο mRNA εμβόλιο που έλαβε την άδεια κατεπείγουσας χρήσης στις Η.Π.Α. από τον FDA.
Το εμβόλιο της Pfizer/BioNTech αδειοδοτήθηκε πλήρως για χρήση σε άτομα ηλικίας 16 ετών και άνω, τον Αύγουστο του 2021, και παρέχεται σε δύο δόσεις, οι οποίες χορηγούνται σε διάστημα τριών εβδομάδων. Η BioNTech είναι επιπλέον κορυφαία για εμβόλια mRNA στην ογκολογία, με συμμετοχή στο 18% των mRNA δοκιμών κατά του καρκίνου με μια σειρά εμβολίων (BNT-112, BNT-113, BNT-114, BNT-115) που στοχεύουν σε διάφορες ενδείξεις. Τέλος, η BioNTech αναπτύσσει IVT-mRNA προσέγγιση για την αντιμετώπιση της γρίπης, του HIV, αλλά και αυτό-άνοσων ασθενειών, όπως η σκλήρυνση κατά πλάκα.
Η τεχνολογία IVT-mRNA έχει όλα τα φώτα στραμμένα πάνω της, καθώς αξιολογείται σε προ-κλινικές και κλινικές μελέτες για την αντιμετώπιση μιας ευρείας ποικιλίας ασθενειών. Αυτός όλος ο ενθουσιασμός γύρω από το IVT-mRNA ώθησε ένα κύμα από βιοτεχνολογικές εταιρείες για την αξιοποίηση της τεχνολογίας αυτής, συγκεντρώνοντας πλέον αξιοσημείωτες επενδύσεις και στην επόμενη δεκαετία αναμένεται μια έκρηξη καινοτόμων προσεγγίσεων. Η τεχνολογία του IVT-mRNA μπορεί εν δυνάμει να εφαρμοστεί σε ένα μεγάλο εύρος ασθενειών, οξέων ή χρόνιων, από διάφορα πεδία, συμπεριλαμβανομένων των εμβολίων, της θεραπείας πρωτεϊνικής αντικατάστασης (Protein Replacement Therapy) για την αντιμετώπιση μονογονιδιακών ασθενειών , της γονιδιακής επεξεργασίας (gene editing), εφαρμογών κυτταρικού επαναπρογραμματισμού αλλά και ανοσοθεραπείας του καρκίνου . Σχετικά με τη de novo σύνθεση μιας ελλιπούς ή μη λειτουργικής πρωτεΐνης στα κύτταρα-στόχους, η τεχνολογία του IVT-mRNA μπορεί να βρει εφαρμογές στο πεδίο της αναγεννητικής ιατρικής για την επιδιόρθωση, την αντικατάσταση και την αποκατάσταση κυττάρων, ιστών και οργάνων.
Γενικά, η αγορά των IVT-mRNA θεραπευτικών προϊόντων (και εμβολίων) εκτιμάται ότι ανερχόταν στα 3,43 δισεκατομμύρια δολάρια το 2018 και θα αυξηθεί στα 5,5 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2024, ενώ η παγκόσμια αγορά αντιδραστηρίων και εξοπλισμού διαμόλυνσης προβλέπεται να φτάσει τα 1,02 δισεκατομμύρια δολάρια το 2021, από 715,4 εκατομμύρια δολάρια που ήταν το 2016. Τη στιγμή που γράφεται το παρόν άρθρο είναι εν ενεργεία 380 κλινικές δοκιμές αξιοποιώντας το IVT-mRNA, 54 από τις οποίες δοκιμάζονται σε παιδιά κάτω των 17 ετών.
Η επιστήμη σημειώνει άλματα, εκατομμύρια άνθρωποι έχουν σωθεί από τις αρχές του προηγούμενου αιώνα από καινοτόμα φάρμακα και εμβόλια, και όσο και να αμφισβητείται αυτό, η επιστημονική κοινότητα κάνει καλά τη δουλειά της. Όταν η παραπληροφόρηση και ημιμάθεια οργιάζουν, είναι στο χέρι μας να στηρίξουμε την οικουμενική αυτή προσπάθεια έχοντας τα μάτια μας ανοιχτά, μελετώντας – χωρίς παρωπίδες – έγκυρες πηγές και επιστημονικά δεδομένα, και δείχνοντας εμπιστοσύνη στη γνώση και στην ευφυία που μας διακατέχει σαν ανθρώπινο είδος.
Καταλήγοντας, τα πράγματα φαίνεται να είναι πιο «φωτεινά» χάρη και στην mRNA τεχνολογία, μιας και λόγω της διαφορετικής προσέγγισής της, έχει τη δυνατότητα να φέρει την επανάσταση στην ιατρική, δίνοντας τη δυνατότητα να αντιμετωπίσουμε μια σειρά θανατηφόρων ασθενειών που αντιστέκονται μέχρι τώρα στα παραδοσιακά φάρμακα και εμβόλια, από την ελονοσία έως τον HIV και έως τον καρκίνο. Πρέπει να είμαστε αισιόδοξοι, το οφείλουμε άλλωστε στους εαυτούς μας που δοκιμάστηκαν στις δύσκολες μέρες τις πανδημίας. Το μέλλον του mRNA, λοιπόν, προδιαγράφεται λαμπρό!
* Η Δρ. Μηλιώτου είναι Συντονίστρια των Αξιολογημένων – Πιστοποιημένων Προγραμμάτων Σπουδών «Ιατρικοί Επισκέπτες» και «Βοηθοί (Τεχνικοί) Φαρμακείου» του KES College. Στη διδακτορική της διατριβή, από το 2016, ασχολήθηκε με την επιτυχή ανάπτυξη μιας καινοτόμου πλατφόρμας ενδοκυττάριας μεταφοράς του mRNA. Το 2020, τα αποτελέσματα από την ερευνητική της δραστηριότητα, αναφορικά με την mRNA τεχνολογία, έχουν εγκριθεί για κατοχύρωση εθνικού διπλώματος ευρεσιτεχνίας ενώ έχουν κατατεθεί και σε διεθνές επίπεδο.
[1] Plews JR, Li J, Jones M, Moore HD, Mason C, Andrews PW, Na J. Activation of pluripotency genes in human fibroblast cells by a novel mRNA based approach. PLoS One. 2010;5(12):e14397.
[2] Wolff JA, Malone RW, Williams P, Chong W, Acsadi G, Jani A, Felgner PL. Direct gene transfer into mouse muscle in vivo. Science. 1990;247(4949 Pt 1):1465-8.
[3] Jirikowski GF, Sanna PP, Maciejewski-Lenoir D, Bloom FE. Reversal of diabetes insipidus in Brattleboro rats: intrahypothalamic injection of vasopressin mRNA. Science. 1992;255(5047):996-8.
[4] Boczkowski D, Nair SK, Snyder D, Gilboa E. Dendritic cells pulsed with RNA are potent antigen-presenting cells in vitro and in vivo. J Exp Med. 1996;184(2):465-72.
[5] Pascolo S. The messenger’s great message for vaccination. Expert Rev Vaccines. 2015;14(2):153-6.
[6] Hoerr I, Obst R, Rammensee HG, Jung G. In vivo application of RNA leads to induction of specific cytotoxic T lymphocytes and antibodies. Eur J Immunol. 2000;30(1):1-7.
[7] https://www.curevac.com/research-development/.
[8] Tavernier G, Andries O, Demeester J, Sanders NN, De Smedt SC, Rejman J. mRNA as gene therapeutic: how to control protein expression. J Control Release. 2011;150(3):238-47.
[9] Whealy ME, Baumeister K, Robbins AK, Enquist LW. A herpesvirus vector for expression of glycosylated membrane antigens: fusion proteins of pseudorabies virus gIII and human immunodeficiency virus type 1 envelope glycoproteins. Journal of virology. 1988;62(11):4185-94.
[10] Sahu I, Haque A, Weidensee B, Weinmann P, Kormann MSD. Recent Developments in mRNA-Based Protein Supplementation Therapy to Target Lung Diseases. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy. 2019;27(4):803-23.
[11] Magadum A, Kaur K, Zangi L. mRNA-Based Protein Replacement Therapy for the Heart. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy. 2019;27(4):785-93.
[12] Schlaeger TM, Daheron L, Brickler TR, Entwisle S, Chan K, Cianci A, DeVine A, Ettenger A, Fitzgerald K, Godfrey M, et al. A comparison of non-integrating reprogramming methods. Nature biotechnology. 2015;33(1):58-63.
[13] Vizirianakis I, Miliotou A, Mystridis G, Andriotis E, Andreadis I, Papadopoulou L, Fatouros D. Tackling pharmacological response heterogeneity by PBPK modeling to advance precision medicine productivity of nanotechnology and genomics therapeutics. Expert Review of Precision Medicine and Drug Development. 2019;4(3):139-51.
