Citirea ADN-ului dintr-un genom uman a costat 10 milioane de dolari în 2007, în timp ce acum este nevoie de mai puțin de 1.000 de dolari și de o fracțiune din timpul necesar în 2007.

Împreună cu metode din ce în ce mai bune de sintetizare și editare a genelor, aceste tehnici revoluționare și-au demonstrat eficacitatea în lupta împotriva SARS-COV2. Genomul acestui virus a fost publicat la doar câteva săptămâni după ce medicii din Wuhan au început să fie îngrijorați de o nouă formă de pneumonie, în noiembrie – decembrie 2019.

Iar la câteva săptămâni de la publicarea sa, secvența originală a genomului SARS-COV2 a devenit baza dezvoltării vaccinurilor pe baza de ARN mesager.

Tehnologia de vaccinare SARS-COV2 dezvoltată de Moderna din America și BioNTech din Germania s-a bazat pe ani de muncă răbdătoare și descoperiri importante legate de ARN.

Acidul dezoxiribonucleic (ADN) și acidul ribonucleic (ARN) sunt probabil cele mai importante molecule din biologia celulară, fiind responsabile pentru stocarea și citirea informației genetice. Există câteva diferențe importante care le separă pe cele două, dar care le permit să lucreze împreună și să își îndeplinească rolurile diferite, dar esențiale, în organismul uman.

Astfel, ADN-ul este responsabil pentru stocarea și transferul informațiilor genetice. ARN-ul convertește informația genetică conținută în ADN și o transferă la ribozomi pentru producerea proteinelor.

Există trei tipuri de ARN:

• ARN-ul mesager (ARNm) copiază porțiuni din codul genetic și le transportă la ribozomi, care sunt fabricile celulare care facilitează producerea de proteine din acest cod. 
• ARN-ul de transfer (ARNt) este responsabil de aducerea aminoacizilor, blocurile de bază ale proteinelor, în aceste fabrici de proteine, ca răspuns la instrucțiunile codificate introduse de ARNm.
• ARN-ul ribozomal (ARNr) este o componentă a fabricii de ribozomi în sine, fără de care producția de proteine nu ar avea loc.

Capătul moleculei ARN mesager are o formă distinctivă, care este recunoscută de ribozomi, o mașinărie complexă compusă din zeci de proteine înfășurate în jurul unui alt set de molecule de ARN. Cu ajutorul moleculelor ARNt, ribozomul traduce mesajul genetic în proteina la care se referă, creând un lanț de aminoacizi, pe măsură ce se deplasează de-a lungul mesajului. Acesta este mecanismul exploatat de vaccinurile ARN mesager.

În cazul vaccinurilor pe bază de ARN mesager împotriva COVID19, mecanismul specific constă în producerea unei secvențe de ARN care descrie proteina distinctivă „spike” a virusului, care se află pe membrana exterioară a acestuia, formatată astfel încât să semene cu un ARNm natural. Aceste molecule de ARN, învelite în mici bule de grăsime numite lipozomi, sunt injectate în pacienți, iar lipozomii introduc ARNm în celule. Ribozomii captează formatul ARNm și citesc secvența, producând astfel proteina spike. Sistemul imunitar învață să recunoască spike-ul pe care îl produc celulele vaccinate și stochează memoria modului în care trebuie să facă acest lucru. Acest lucru îi permite să organizeze un răspuns rapid, dacă mai târziu întâlnește aceeași proteină pe suprafața particulelor virale și a celulelor infectate.

Vaccinarea nu este singura modalitate prin care injecția cu ARNm ar putea lupta împotriva virusurilor și a tumorilor. De exemplu, tehnica ar putea fi utilizată pentru a obține celule care să producă proteine terapeutice care sunt în prezent administrate prin injectare sau perfuzie: interleukine și anticorpi.

În plus, amestecul de secvență și formă al ARN înseamnă că procesul de descoperire a noi medicamente, care a depins mult timp de potrivirea formei micilor molecule sintetice cu crăpăturile și fisurile proteinelor pe care le vizează, poate fi sistematizat. O secvență care recunoaște sau face parte dintr-o genă poate fi înlocuită cu o secvență adaptată la o altă genă.

Atunci când acțiunea unui medicament ARN depinde de secvența sa, ținta și acțiunea sa pot fi modificate ușor și rapid pentru îmbunătățirea modului în care medicamentul își atinge ținta. Există medicamente pe bază de ARN în teste clinice pentru tratamentul cancerului, al bolilor de inimă și al numeroaselor afecțiuni moștenite, precum și al bolilor neuro-degenerative, cum ar fi Alzheimer și Parkinson.

Celulele canceroase au tendința de a avea constelații ciudate de proteine pe suprafața lor, atât cele normale, care sunt supra exprimate, cât și, mai interesant, forme mutante specifice dezvoltării tumorii respective. Comparând genele exprimate în celulele sănătoase ale unui pacient cu cele utilizate de celulele tumorale ale acestuia, se dezvăluie care sunt proteinele mutante pe care le produc cancerele, iar molecule ARN mesager adaptate specific pentru aceste proteine pot fi apoi încorporate într-un vaccin.

Produse ca urmare a vaccinării, proteinele pot genera un răspuns imunitar viguros pe care cancerul în sine nu îl generează în organism (o parte din succesul unei tumori constă în producerea unor mecanisme care împiedică sistemul imunitar să le atace în mod eficace).

Elementul principal al folosirii ARNm este instruirea organismului să producă proteina virală concepută pentru a stimula sistemul imunitar. Un vaccin ARNm împotriva oricărei boli este un mesaj scris în codul genetic: un vaccin împotriva malariei sau a unei forme de cancer poate fi realizat în același mod și cu același echipament ca și un vaccin COVID 19.

A face ca organismul să producă o proteină de care are nevoie doar pentru o perioadă scurtă de timp – un anticorp, de exemplu, este un lucru. Dar cum rămâne cu producerea unei proteine de care organismul are nevoie în fiecare zi, toată viața, dar pentru care îi lipsește gena? Astfel de boli genetice au fost întotdeauna cele mai evidente ținte pentru terapia genică – tratamente care adaugă o genă lipsă în celulele unui pacient sau repară o genă defectă, permițându-le astfel să producă o proteină de care au fost lipsite până acum. Unele dintre aceste afecțiuni ar putea fi tratate cu ARNm.

Aplicarea tehnologiei medicale pe bază de ARN a întâmpinat multe obstacole în ultimele decenii, iar faptul că s-a dovedit a fi eficientă în cazul vaccinurilor COVID 19 nu înseamnă că nu va întâmpina și alte provocări în viitor.

Vestea bună este că medicina are acum o modalitate de a direcționa medicamentele nu doar către proteine, ci și către procesele care le produc, ceea ce deschide noi posibilități de tratament și vindecare.

Pandemia a arătat că știința biomedicală are instrumentele și entuziasmul de a proteja și îmbunătăți sănătatea populației. Totuși, tehnologia medicală pe bază de ARN mesager nu va contracara, în sine, pandemiile. Acest obiectiv necesită, de asemenea, sisteme și instituții care să utilizeze aplicațiile tehnologiei în mod consecvent și înțelept.

Mirela Mustață, Redactor executiv E-asistent

Documentare, traducere și adaptare după:

1. https://www.technologynetworks.com/DNA vs. RNA – 5 Key Differences and Comparison | Technology Networks
2. The Economist, 27 martie, 2021 – Science after the pandemic Bright side of the moonshots – Covid-19 has brought together biomedical technologies that will transform human health
3. The Economist, 27 martie, 2021 – The medicine is the message Covid-19 vaccines have alerted the world to the power of RNA therapies, And the molecule has many more tricks up its sleeve
4. www.wbur.org/news/2021 – Why Some Scientists See ‘Unlimited’ Possibility In Technology Behind COVID-19 Vaccines | WBUR News