Nagroda Nobla w dziedzinie medycyny za 2023 r. – walka z Covid-em

10 grudnia 2023, jak co roku, przyznano największe wyróżnienia w sferze naukowej. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny przyznano tym razem dwojgu badaczom, których praca pomogła znacząco ograniczyć rozwój pandemii SARS-CoV-2. Ich przełomowe odkrycia mają zasadnicze znaczenie nie tylko dla walki z Covid-em 19, ale także dla ogólnego zrozumienia ludzkiej odporności i szczepionek mRNA.



Idea szczepionki mRNA, fot. Dan Race/ShutterstockIdea szczepionki mRNA, fot. Dan Race/Shutterstock
  1. Nobel w dziedzinie fizjologii lub medycyny 2023 – za co?
  2. Nie pierwsza nagroda Nobla za szczepionki
  3. mRNA – przełom w szczepionkach
  4. Odkrycie na miarę Nobla
  5. Najważniejsze medyczne nagrody Nobla w historii
Epidemia Covid jest jednoznacznie uznawana za jedno z największych we współczesności zagrożeń dla ludzkiego zdrowia – nic dziwnego, że walka z nią zasłużyła na najwyższe laury. Tegoroczni laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny to węgierska biochemiczka Katalin Karikó oraz amerykański immunolog Drew Weissman. Nagrodzony duet prowadził swoje pionierskie badania na Uniwersytecie Pensylwanii w Stanach Zjednoczonych.

Nobel w dziedzinie fizjologii lub medycyny 2023 – za co?

Karikó i Weissman zidentyfikowali chemiczną możliwość efektywnego i bezpiecznego wykorzystania mRNA do wywołania pożądanej immunologicznej reakcji organizmu. Ich odkrycie miało miejsce na początku XXI w., ale zostało w pełni wykorzystane dopiero w czasie pandemii. To dzięki niemu udało się tak szybko opracować szczepionkę na Covid i tym samym uratować miliony ludzi na całym świecie przed śmiercią i poważnymi powikłaniami wirusa.

Nie pierwsza nagroda Nobla za szczepionki

Za pierwszą na świecie szczepionkę uznaje się preparat przygotowany w 1796 r. przez brytyjskiego lekarza Edwarda Jennera przeciw czarnej ospie. W 1937 r. południowoafrykański wirusolog Mas Theiler wynalazł szczepionkę przeciw wirusowi żółtej gorączki, ciężkiej chorobie tropikalnej przebiegającej z gorączką i żółtaczką, a w ciężkich przypadkach wywołującej śmierć. W 1951 r. za to odkrycie otrzymał Nagrodę Nobla.

Dalej kolejno powstawały szczepionki przeciw grypie, polio i odrze. Wszystkie one bazowały na tej samej idei wprowadzania do ciała zabitego lub osłabionego wirusa, który miał stymulować układ odpornościowy do wytwarzania stosownych przeciwciał. Z czasem zaczęto eksperymentować z wykorzystaniem do szczepień jedynie części genetycznego kodu wirusa – zwykle białek znajdujących się na powierzchni patogenu. Tak działają m.in. szczepionki na wirusowe zapalenie wątroby typu B oraz wirusa brodawczaka ludzkiego (HPV). Kolejne udoskonalenie polegało na przeniesieniu DNA chorobotwórczego wirusa do nieszkodliwego wirusa, zwanego wektorem. W tym scenariuszu następuje pobudzenie komórek do produkcji określonych białek, które budują odporność organizmu na dany patogen.

Wszystkie wspomniane wyżej metody miały jednak poważną wadę, a mianowicie wymagały kosztownej i czasochłonnej kultywacji komórek, uniemożliwiając szybkie opracowanie nowych szczepionek. Świętym Graalem wirusologów stało się więc opracowanie szczepionki, która nie wymaga hodowli komórek na szeroką skalę. Wielce wyczekiwany przełom zawdzięczamy właśnie tegorocznym laureatom Nagrody Nobla.

mRNA – przełom w szczepionkach

Już w latach 80 ubiegłego wieku pojawił się pomysł, aby do szczepionek wykorzystać mRNA, czyli tzw. informacyjne RNA. Katalin Karikó wierząc w ogromny potencjał tej metody skupiła się na niej już na początku swojej kariery naukowej. Gdy 25 lat temu przypadkowo spotkała u kserokopiarki immunologa Drew Weissmana, postanowiła połączyć z nim siły w walce o nową lepszą szczepionkę.

Idea jest genialnie prosta. Wszystkie komórki naszego ciała zawierają podwójną nić DNA, czyli wszystkie geny determinujące co, kiedy i jak ma dziać się w organizmie. Aby geny mogły działać jak należy, potrzebują jednak systemu komunikacji i instrukcji – tą spełnia właśnie pojedyncza nić RNA. Spośród czterech różnych typów RNA, mRNA zwany jest informacyjnym, bowiem pełni funkcję kuriera przekazującego informacje potrzebne do budowy określonych białek.

DNA rozpoznaje więc potrzebę obrony przed patogenem i buduje mRNA, które dalej każe komórkom produkować proteiny potrzebne systemowi immunologicznemu. Wystarczyłoby więc umieć sterować mRNA, aby precyzyjnie oddziaływać na odporność.

Niestety, w badaniach in vitro mRNA okazało się niestabilne, trudne w podaniu i wymagające bardzo wyszukanego środowiska transportu. Pierwsze eksperymenty okazały się również wywoływać silne reakcje zapalne u odbiorców. Entuzjazm świata naukowego względem mRNA znacząco opadł, co na szczęście nie zniechęciło jednak duetu Karikó i Weissmana. Dwójka badaczy pracowała usilnie przez długie lata, nie poddając się, nawet mimo braku zainteresowania i wsparcia finansowego ze strony firm farmaceutycznych.
Szczepionki mRNA uratowały miliony żyć na świecie, fot. Tong_stocker/Shutterstock

Odkrycie na miarę Nobla

Ambitni naukowcy z Uniwersytetu w Pensylwanii zauważyli, że komórki dendrytyczne (odpowiedzialne za prezentowanie antygenów) rozpoznają wprowadzone sztucznie mRNA jako intruza i wszczynają przeciw niemu walkę za pomocą stanu zapalnego. Zaczęli więc eksperymentować z transkrybowanym mRNA tak, aby w jak największym stopniu przypominało to naturalne, produkowane w komórkach wszystkich ssaków.
Po serii eksperymentów Karikó i Weissman wypracowali taką chemiczną modyfikację mRNA, że stało się ono akceptowane przez organizm. Swoje przełomowe odkrycie opublikowali w 2005 r., a więc na 15 lat przed wybuchem pandemii Covid-19.

W kolejnych badaniach udało im się również wykazać, że modyfikacja bazy mRNA zwiększa produkcję pożądanych białek, otwierając drogę do jego terapeutycznych zastosowań. W 2010 r. przełomową technologię wykorzystano do rozwoju szczepionek przeciw wirusowi Zika i MERS, a w 2020 r. w bezprecedensowym tempie udało się na jej bazie stworzyć dwie szczepionki przeciwko wirusowi Covid-19.

Odkrycie Karikó i Weissman pozwoliło opracowywać nowe szczepionki przeciwko chorobom zakaźnym w imponującym tempie. Jednocześnie mówi się o potencjale zastosowania ulepszonego mRNA w leczeniu nowotworów oraz chorób autoimmunologicznych w przyszłości. Bardzo obiecująco wygląda również opcja wykorzystania mRNA w terapii anemii sierpowatej, zwłaszcza w mniej zamożnych obszarach Afryki i Indii, gdzie choroba jest znacznie powszechniejsza.

Jak dotąd na świecie podano już ponad 13,5 miliardów szczepionek przeciwko Covid-19, które w ocenie analityków pozwoliły zatrzymać postęp epidemii i ograniczyć jej tragiczne skutki. Szacuje się, że ponad 70% światowej populacji otrzymała przynajmniej jedną dawkę.

Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 2023 r. pomogli więc zażegnać jeden z największych kryzysów zdrowotnych współczesności, dając jednocześnie światu broń na wypadek kolejnych epidemii. Przypomnijmy, że Covid-19 w ciągu 3 lat zabił 6,9 miliona ludzi w skali globalnej. Finansowy dodatek do nagrody w wysokości 1 miliona dolarów ma pomóc w finansowaniu dalszej pracy badawczej.
Tabela przedstawiająca przełomowe odkrycia nagrodzone Noblem w dziedzinie fizjologii i medycyny; opracowanie własne na podst. https://www.nobelprize.org/prizes/lists/all-nobel-laureates-in-physiology-or-medicine/

Najważniejsze medyczne nagrody Nobla w historii

Jak dotąd rozdano już 114 nagród Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny – podzieliło się nimi 227 wybitnych naukowców XX i XXI w. Jako ciekawostkę warto podać, że najmłodszy laureat miał zaledwie 32 lata, zaś najstarszy 87. W tej kategorii nagrodzono zaledwie 13 kobiet – Katalin Karikó jest jedną z nich.

Bardzo wiele z dotychczasowych „Nobli” trafiło w ręce badaczy, który poświęcili się walce z konkretnymi chorobami. W 1901 r. pierwszą w historii nagrodę w tej dziedzinie otrzymał Emil Adolf von Behring za rozwój serum leczącego błonicę. W kolejnym roku odznaczono Ronalda Rossa za pracę nad walkę w malarią, a w 1905 r. Roberta Kocha za jego przełomowe badania w zakresie gruźlicy. W 1928 r. nagroda Nobla w dziedzinie medycyny została przyznana za walkę z tyfusem, a w 2005 za odkrycie bakterii H. pylori powodującej chorobę wrzodową.

Bardzo wielu badaczy uhonorowano też Noblem za osiągnięcia w dziedzinie fizjologii i naszego rozumienia ludzkiego ciała. W 1904 r. nagrodę otrzymał słynny I.P. Pavlov za wkład w poznanie fizjologii układu pokarmowego, a w 1909 r. E.T. Kocher za pracę nad patologią i operacjami tarczycy. Ponadto najbardziej prestiżowe trofeum naukowe przyznane zostało również za odkrycie insuliny (1923), EKG (1924) oraz grup krwi (1930). W latach 40 XX w. do przełomowych osiągnięć zaliczono również odkrycie witaminy K, penicyliny oraz negatywnych skutków zdrowotnych napromieniowania RTG.
W 1959 r. duet naukowców, Ochoa i Kornberg, otrzymał nagrodę Nobla za odkrycie syntezy DNA i RNA, a dokładnie 10 lat później Debruck, Hershey i Luria uhonorowani zostali za pracę nad replikacją i genetyczną strukturą wirusów. Warto mieć świadomość, że bez nich współczesne odkrycia w zakresie mRNA i skutecznych szczepionek przeciwko wirusom nie byłyby w ogóle możliwe.
Ekologia.pl (Agata Pavlinec)

Bibliografia

1. „Press release 2023-10-02” The Nobel Prize, https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2023/press-release/, 11/12/2023
2. “Nobel Prize in Physiology or Medicine 2023” Nature Portfolio, https://www.nature.com/collections/bieheeeddf, 11/12/2023
3. “From mRNA to electrons: Here's who won Nobel Prizes in 2023” World Economic Forum, https://www.weforum.org/agenda/2023/10/mrna-vaccines-electrons-nobel-prizes-in-2023/, 11/12/2023
4. “Nobel Prize in medicine awarded to scientists who laid foundation for messenger RNA vaccines” Carolyn Y. Johnson, https://www.washingtonpost.com/science/2023/10/02/nobel-prize-medicine/, 11/12/2023
5. “A brief history of vaccines” WHO, https://www.who.int/news-room/spotlight/history-of-vaccination/a-brief-history-of-vaccination?, 11/12/2023

Ocena (3.0) Oceń: