Katalin Karikó și ARNm-ul modificat: descoperirea din spatele vaccinurilor ARNm

Katalin Karikó este biochimista de origine maghiară care, împreună cu imunologul Drew Weissman, a demonstrat în 2005 că modificarea chimică a nucleozidelor din ARN-ul mesager produs în laborator reduce puternic recunoașterea acestuia de către receptorii imunității înnăscute. Fără această modificare, ARNm-ul sintetic era tratat de celule ca un semnal de infecție virală: declanșa inflamație și producea prea puțină proteină pentru a fi util ca medicament sau vaccin. Descoperirea, combinată cu nanoparticulele lipidice dezvoltate de alte echipe și cu decenii de cercetare în vaccinologie, a făcut posibile vaccinurile ARNm împotriva COVID-19, autorizate în decembrie 2020. Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină acordat lui Karikó și Weissman în 2023 recunoaște această contribuție precisă — nu inventarea ARNm-ului și nici crearea vaccinurilor de către ei singuri.

Povestea este adesea spusă pornind de la anul 1995. Atunci, la 40 de ani, după mai multe cereri de finanțare respinse, Katalin Karikó a fost retrogradată la University of Pennsylvania, pentru că direcția ei de cercetare nu aducea granturile pe care sistemul academic le aștepta. Între acel moment și Premiul Nobel au trecut 28 de ani. Contrastul este real și documentat, iar tocmai din acest motiv povestea circulă ușor.

Circulă însă, de cele mai multe ori, în două forme deformate. Prima este legenda geniului solitar care a învins un sistem orb doar prin încăpățânare. A doua, întâlnită mai ales în discuțiile despre vaccinuri, este ideea că tehnologia ARNm ar fi fost inventată în grabă, în câteva luni din 2020. Ambele versiuni șterg exact partea care explică ce s-a întâmplat: o problemă biologică foarte concretă — reacția sistemului imun înnăscut la ARN-ul străin — și rețeaua de cercetători care a rezolvat, pe parcursul mai multor decenii, celelalte piese ale tehnologiei.

Acest articol urmărește biologia din spatele biografiei: ce este ARNm-ul, de ce părea un instrument terapeutic ideal, de ce sistemul imun îl respingea, ce au schimbat concret Karikó și Weissman și ce au adus ceilalți cercetători fără de care descoperirea ar fi rămas într-un articol de specialitate.

Katalin Karikó și ARNm-ul, în șapte idei

1. Katalin Karikó este o biochimistă născută în Ungaria, care a studiat timp de decenii ARNm-ul — mesajul după care celulele își fabrică proteinele.
2. Ideea ei era ca medicina să trimită celulelor un astfel de mesaj, pentru ca ele să producă temporar o proteină utilă.
3. ARNm-ul făcut în laborator era luat de corp drept virus: provoca inflamație și producea prea puțină proteină.
4. În 2005, cu Drew Weissman, a arătat că mici modificări chimice ale ARNm-ului îl fac mult mai puțin vizibil pentru acest sistem de alarmă.
5. ARNm-ul modificat avea nevoie și de un înveliș de grăsimi microscopice, creat de alte echipe, ca să ajungă în celule.
6. Vaccinurile ARNm din 2020 au apărut repede pentru că tehnologia avea deja în spate aproape trei decenii de cercetare.
7. Premiul Nobel din 2023 răsplătește descoperirea despre ARNm modificat, iar povestea arată că medicina modernă se construiește colectiv.

Biografia lui Katalin Karikó: formarea în Ungaria și plecarea în Statele Unite

Katalin Karikó s-a născut la 17 ianuarie 1955, în Szolnok, și a crescut în Kisújszállás, un oraș mic din estul Ungariei, într-o familie modestă, într-o țară aflată atunci de cealaltă parte a Cortinei de Fier. A studiat biologia la Universitatea József Attila din Szeged — actuala University of Szeged —, a absolvit în 1978 și și-a obținut doctoratul în biochimie în 1982.

Notă Healthwise
Conținutul acestui articol are scop exclusiv educațional și informațional. Nu substituie consultul medical, diagnosticul sau recomandarea terapeutică personalizată. Dacă te confrunți cu simptome sau ai întrebări despre sănătatea ta, consultă un medic.

Calculatoare medicale

Cunoaște-ți corpul.
Cu instrumente construite pe dovezi.

Pentru tine: greutate, inimă, sarcină, somn. Pentru medici: scoruri clinice și formule de laborator. Fiecare rezultat vine cu mecanismul din spatele lui și se exportă în PDF.

147

calculatoare disponibile

Toate calculatoarele

IMC

Antropometrie

IMC — Indice de Masă Corporală

Calculează indicele de masă corporală și interpretează rezultatul în contextul riscului metabolic asociat fiecărei categorii.

Evaluare generală

WHR

Antropometrie

WHR — Raport Talie-Șold

Estimează distribuția grăsimii corporale și riscul cardiovascular și metabolic asociat obezității abdominale, diferențiat pe sex.

Risc metabolic

kcal

Nutriție

TDEE — Necesar Caloric Zilnic

Calculează totalul de calorii arse zilnic în funcție de metabolism bazal și nivelul de activitate fizică, cu ținte pentru menținere sau slăbit.

Echilibru energetic

MED

Nutriție

Scor Dietă Mediteraneană

Evaluează gradul de aderență la dieta mediteraneană — modelul alimentar cu cel mai solid suport în reducerea mortalității cardiovasculare.

Pattern alimentar

Pentru tine Inimă & colesterol Sarcină & femei Somn & stres Pentru specialiști Panouri clinice

Toate cele 147 calculatoare →

Și-a continuat cercetarea la Centrul de Cercetări Biologice al Academiei Maghiare de Științe din Szeged. Acolo, interesul ei s-a fixat pe ARN, molecula care avea să îi definească întreaga carieră. În 1985, laboratorul și-a pierdut finanțarea. Karikó a plecat în Statele Unite împreună cu soțul și fiica lor de doi ani, cu economiile familiei ascunse într-un ursuleț de pluș, pentru că regimul permitea scoaterea din țară a unor sume foarte mici. Detaliul, ca multe alte episoade din acei ani, provine din memoriile ei, publicate în 2023 sub titlul „Breaking Through: My Life in Science”.

Avea 30 de ani. A lucrat mai întâi ca cercetătoare postdoctorală la Temple University din Philadelphia, apoi la Uniformed Services University of the Health Sciences din Bethesda, iar în 1989 a ajuns la University of Pennsylvania, instituția în care avea să petreacă următorii aproape 25 de ani. Traseul ei academic de acolo nu a semănat deloc cu cel pe care îl asociem, retrospectiv, cu un viitor laureat Nobel.

Ce este ARNm-ul și cum poate funcționa ca medicament

Pentru a înțelege de ce ideea lui Karikó era atât de atractivă și atât de dificilă în același timp, trebuie să pornim de la rolul ARN-ului mesager în celulă. ADN-ul, păstrat în nucleu, conține o mare parte din informația genetică a organismului. Ribozomii — structurile care asamblează proteinele — se află însă în citoplasmă și nu citesc direct ADN-ul nuclear.

Celula rezolvă această separare printr-o copie de lucru: atunci când are nevoie de o anumită proteină, transcrie gena corespunzătoare într-o moleculă de ARNm. Copia iese din nucleu, este citită de ribozomi, iar pe baza ei se construiește proteina. Foarte simplificat, fluxul informației este ADN → ARNm → proteină: transcripție în primul pas, traducere în al doilea.

De ce ARNm-ul este o moleculă temporară

Trăsătura esențială a ARNm-ului este caracterul lui temporar. După ce și-a îndeplinit rolul, mesajul este degradat de enzimele celulei, uneori în câteva minute, alteori în câteva ore. Această durată scurtă nu este un defect, ci un mecanism de reglare: celula poate opri producția unei proteine pur și simplu încetând să mai trimită mesajul.

Pentru medicină, aceeași proprietate deschidea o perspectivă nouă. Dacă se putea proiecta un ARNm care codifică o anumită proteină și dacă el putea fi introdus într-o celulă, celula ar fi produs temporar acea proteină, apoi ar fi degradat mesajul. Nu era nevoie ca materialul terapeutic să intre în nucleu, spre deosebire de terapiile genice bazate pe ADN. Nu era nevoie nici ca proteina să fie fabricată industrial și purificată, ca în cazul multor medicamente biologice. Se trimitea doar instrucțiunea.

Ideea era elegantă. Execuția avea să dureze decenii.

Obstacolele ARNm-ului terapeutic în anii 1990

Conceptul nu era complet nou. În 1990, Jon Wolff și colaboratorii săi au arătat că ARN-ul și ADN-ul injectate direct în mușchiul șoarecilor pot determina producerea proteinei codificate. În 1993, Frédéric Martinon și colaboratorii săi au obținut, tot la șoareci, un răspuns imun după administrarea unui ARNm încapsulat în lipozomi. Principiul funcționa. Problemele tehnice rămâneau însă uriașe, iar cele mai importante pot fi rezumate în cinci obstacole.

În același timp, terapia genică bazată pe ADN concentra o mare parte din atenția și din finanțarea comunității științifice. Pentru mulți cercetători și evaluatori, ARNm-ul părea o moleculă prea instabilă, prea greu de administrat și prea imprevizibilă pentru a merita investiții serioase. Karikó a continuat totuși să încerce să îl transforme într-un instrument pentru producerea terapeutică de proteine.

Granturile respinse și retrogradarea din 1995

Cercetarea biomedicală modernă presupune reactivi, echipamente, personal și ani de lucru, iar în universitățile americane toate acestea depind de granturile competitive. Finanțarea obținută nu susține doar experimentele, ci și cariera cercetătorului: salariul, promovarea și chiar locul în laborator sunt legate, adesea, de capacitatea de a atrage fonduri.

Karikó a depus în mod repetat cereri de finanțare pentru cercetarea asupra ARNm-ului, fără succes. În 1995 a fost scoasă de pe traseul care ducea spre o poziție de profesor și mutată pe o poziție inferioară, cu salariu redus. Nu este un detaliu decorativ al biografiei, ci un fapt central: instituția în care lucra viitoarea laureată Nobel nu considera, în acel moment, că direcția ei de cercetare justifică traiectoria academică pe care o urmărea.

Karikó a descris mai târziu această perioadă într-un registru aproape pragmatic: bancul de laborator era tot acolo, iar ea putea în continuare să lucreze. Nu știa că va primi un Nobel, nu știa că va exista o pandemie în 2020 și nu știa dacă ideea ei va funcționa vreodată la oameni. Avea o ipoteză pe care o considera suficient de solidă pentru a merita să fie testată în continuare.

Colaborarea dintre Katalin Karikó și Drew Weissman

În 1997, la University of Pennsylvania, Karikó l-a cunoscut pe Drew Weissman — potrivit relatărilor ambilor, la un copiator din departament. Weissman era medic și imunolog, lucrase la National Institutes of Health în cercetarea HIV și venise la Penn interesat de vaccinuri și de celulele dendritice.

Celulele dendritice sunt celulele specializate ale sistemului imun care captează antigenele, le prezintă limfocitelor și inițiază răspunsul imun adaptativ, cel care produce anticorpi și celule de memorie. Weissman căuta o modalitate de a le livra antigene într-o formă eficientă. Karikó venea cu experiența acumulată în biochimia ARN-ului și cu o metodă de a produce ARNm în laborator. Întrebările lor s-au întâlnit într-un punct foarte fertil: ARNm-ul ar fi putut transmite celulelor dendritice instrucțiunile pentru un antigen.

Experimentele au scos însă la iveală o problemă care avea să devină centrul cercetării lor comune. ARN-ul produs în laborator și introdus în celulele dendritice declanșa o reacție inflamatorie puternică, cu eliberare masivă de citokine. În loc să se comporte ca un mesaj terapeutic, se comporta ca un semnal de infecție.

Receptorii Toll-like: de ce sistemul imun reacționa la ARNm-ul sintetic

Din perspectiva organismului, ARN-ul străin este un indiciu clasic de pericol. Multe virusuri au genomul format din ARN sau produc ARN în timpul replicării, iar sistemul imun înnăscut a dezvoltat, de-a lungul evoluției, mecanisme dedicate detectării acizilor nucleici care nu par să aparțină propriilor celule. Aceste mecanisme nu recunosc un virus anume, ci tipare moleculare comune agenților patogeni.

Printre cei mai importanți senzori se află receptorii Toll-like, cunoscuți prin abrevierea TLR. Trei dintre ei sunt relevanți pentru ARN: TLR3 recunoaște ARN-ul dublu catenar, iar TLR7 și TLR8 recunosc ARN-ul monocatenar, în special fragmentele bogate în uridină. Acești receptori se află în veziculele intracelulare numite endozomi — exact locul prin care trece materialul preluat din exterior. Când sunt activați, ei declanșează producția de interferoni de tip I și de citokine inflamatorii și pun celula într-o stare de apărare antivirală.

Există și senzori situați direct în citoplasmă. Unul dintre ei, enzima PKR, reacționează la anumite forme de ARN prin blocarea generală a traducerii proteinelor: celula infectată încetează să mai fabrice proteine, pentru a nu mai produce nici proteine virale. Pentru un medicament bazat pe ARNm, această reacție era dublu problematică, pentru că ARNm-ul sintetic nu doar provoca inflamație, ci își sabota chiar funcția de a produce proteina dorită.

Când recunoașterea ARN-ului devine un obstacol terapeutic

Diferența dintre fiziologic și problematic ține aici de context. În timpul unei infecții, recunoașterea ARN-ului străin este un mecanism de apărare esențial: fără el, virusurile s-ar replica nestingherite în primele ore și zile, înainte ca răspunsul adaptativ să apuce să se formeze. Pentru un ARNm terapeutic, același reflex devine un obstacol: limitează doza care poate fi administrată, produce efecte inflamatorii nedorite și reduce cantitatea de proteină obținută.

Karikó și Weissman au observat un detaliu care a schimbat direcția cercetării. Nu orice ARN declanșa aceeași reacție. ARN-ul bacterian și ARN-ul din mitocondrii — organite care provin, evolutiv, din bacterii — activau puternic celulele dendritice, în timp ce ARN-ul din citoplasma celulelor de mamifer, în special ARN-ul de transfer, le activa mult mai puțin. Diferența notabilă dintre aceste tipuri de ARN era gradul lor de modificare chimică.

ARN-ul natural nu este format exclusiv din versiunile standard ale celor patru nucleozide — adenozina, guanozina, citidina și uridina. Celulele de mamifer modifică chimic un număr mare dintre ele, iar aceste modificări influențează structura, stabilitatea și funcția ARN-ului. ARN-ul produs în laborator, în schimb, era construit doar din nucleozide nemodificate. De aici a apărut întrebarea decisivă: dacă sistemul imun folosește absența modificărilor ca indiciu că un ARN este străin, introducerea acestor modificări în ARNm-ul sintetic ar putea reduce alarma?

Descoperirea din 2005: Katalin Karikó și nucleozidele modificate

Răspunsul a fost publicat în 2005, în revista Immunity, într-un articol semnat de Katalin Karikó, Michael Buckstein, Houping Ni și Drew Weissman, cu titlul „Suppression of RNA Recognition by Toll-like Receptors: The Impact of Nucleoside Modification and the Evolutionary Origin of RNA”. Cercetătorii au produs ARN care conținea diferite nucleozide modificate și au măsurat cum reacționează la el celulele dendritice și receptorii Toll-like.

Rezultatul a fost clar: ARN-ul care conținea anumite nucleozide modificate activa mult mai puțin celulele dendritice și receptorii TLR decât ARN-ul nemodificat. Modificarea chimică a ARN-ului îi schimba relația cu sistemul imun înnăscut. Titlul articolului trimitea și la originea evolutivă a acestui fenomen: modificările extinse ale ARN-ului propriu par să fi devenit, de-a lungul evoluției, unul dintre semnalele prin care sistemul imun distinge ARN-ul propriu de cel străin.

Mecanismul are și un revers, relevant pentru bolile autoimune. Dacă distincția dintre ARN-ul propriu și cel străin se defectează, aceiași receptori pot reacționa la acizii nucleici ai organismului. În lupusul eritematos sistemic, activarea excesivă a receptorului TLR7 și producția cronică de interferon de tip I sunt considerate componente importante ale bolii. În 2022, o echipă condusă de Carola Vinuesa a descris un copil cu lupus sever cauzat de o variantă a genei TLR7 care amplifică semnalizarea receptorului, iar introdusă la șoareci, aceeași variantă a fost suficientă pentru a produce boala. Gena TLR7 se află pe cromozomul X, iar această localizare este una dintre ipotezele cercetate pentru frecvența mult mai mare a lupusului la femei.

Cele cinci modificări nucleozidice testate în 2005

Descoperirea este adesea redusă la formula „uridina a fost înlocuită cu pseudouridină”. Formula este utilă ca explicație, dar incompletă. În lucrarea din 2005 au fost testate mai multe modificări: 5-metilcitidina, N6-metiladenozina, 5-metiluridina, 2-tiouridina și pseudouridina. Ele au influențat diferit recunoașterea ARN-ului de către TLR3, TLR7 și TLR8, iar unele au suprimat mai eficient activarea decât altele.

Importanța lucrării nu stă într-o singură moleculă, ci în principiul demonstrat: nucleozidele modificate pot reduce recunoașterea inflamatorie nedorită a ARN-ului produs in vitro. Din acel moment, ARNm-ul nu mai trebuia privit ca o moleculă inevitabil prea inflamatorie pentru uz terapeutic. Putea fi proiectat.

Studiul din 2008: pseudouridina, inflamația și producția de proteină

În 2008, într-o lucrare publicată în Molecular Therapy, Karikó, Weissman și colaboratorii au arătat că ARNm-ul care conține pseudouridină nu doar provoacă o activare imună mai mică, ci produce și mai multă proteină. La șoareci, ARNm-ul modificat și proteina codificată au fost detectate la niveluri semnificativ mai mari, iar numai ARNm-ul nemodificat a indus, chiar la doze mari, niveluri ridicate de interferon alfa în sânge.

În 2010, aceeași echipă a explicat o parte din mecanism: pseudouridina reduce activarea enzimei PKR, astfel încât celula nu mai blochează traducerea. Un an mai târziu, Karikó și colaboratorii au arătat că purificarea riguroasă a ARNm-ului, pentru îndepărtarea contaminanților de ARN dublu catenar care apar în timpul sintezei, reduce suplimentar activarea imună. Modificarea nucleozidelor și purificarea au devenit două componente complementare ale aceleiași soluții: mai puțină alarmă imună și mai multă proteină.

Aceste rezultate nu au rămas fără ecou. În 2010, cercetătorul Derrick Rossi a folosit ARNm modificat pentru a reprograma celule umane în celule stem pluripotente, iar munca lui a contribuit la înființarea companiei Moderna, în același an. Aplicațiile clinice mai aveau însă de așteptat un deceniu.

De la pseudouridină la N1-metilpseudouridină

Tehnologia a continuat să evolueze după lucrările lui Karikó și Weissman. În 2015, Oliwia Andries și colaboratorii săi au arătat că o modificare înrudită, N1-metilpseudouridina — notată m1Ψ —, oferă o producție de proteină și mai mare și o imunogenitate intracelulară mai redusă decât pseudouridina, atât în linii celulare, cât și la șoareci. Aceasta este modificarea folosită în ambele vaccinuri ARNm împotriva COVID-19, cel dezvoltat de Pfizer-BioNTech și cel dezvoltat de Moderna.

Distincția cronologică este importantă. Anul 2005 marchează demonstrația fundamentală că modificarea nucleozidelor poate reduce recunoașterea imună nedorită. Optimizarea platformei, inclusiv trecerea la N1-metilpseudouridină, a venit ulterior, prin munca mai multor echipe.

Nanoparticulele lipidice: cum ajunge ARNm-ul în celule

Un ARNm perfect proiectat rămâne inutil dacă este degradat înainte să ajungă în celulă. Molecula este mare, încărcată negativ și vulnerabilă la enzimele din sânge și din țesuturi, iar membrana celulară este o barieră pe care nu o poate traversa singură. Era nevoie de un sistem care să protejeze ARNm-ul, să îl ducă până la celule, să îl facă să pătrundă în ele și să îl elibereze în citoplasmă, acolo unde se află ribozomii.

Soluția care s-a impus sunt nanoparticulele lipidice, prescurtate LNP. În forma lor modernă, ele conțin patru tipuri de lipide: o lipidă ionizabilă, colesterol, un fosfolipid auxiliar și o lipidă legată de polietilenglicol, care stabilizează particula. Lipida ionizabilă este piesa-cheie: la pH-ul neutru al sângelui are o sarcină electrică redusă, ceea ce scade toxicitatea, iar în mediul acid al endozomilor devine pozitivă, destabilizează membrana acestora și permite ARNm-ului să ajungă în citoplasmă.

Patisiranul, primul medicament ARN aprobat cu nanoparticule lipidice

Nanoparticulele lipidice nu și-au demonstrat valoarea pentru prima dată în vaccinurile COVID-19. În 2018 a fost aprobat patisiranul, un medicament bazat pe ARN de interferență — o moleculă de ARN care reduce producția unei proteine în loc să o stimuleze —, destinat pacienților cu amiloidoză ereditară cu transtiretină și polineuropatie. Patisiranul este transportat către ficat în nanoparticule lipidice.

Studiul clinic de fază 3 care a stat la baza aprobării a arătat că medicamentul încetinește și, la o parte dintre pacienți, ameliorează afectarea neurologică, comparativ cu placebo. Dincolo de boala tratată, aprobarea a avut o semnificație mai largă: a demonstrat că un sistem de nanoparticule lipidice pentru transportul ARN-ului poate funcționa clinic, la oameni. O parte importantă din tehnologia necesară viitoarelor vaccinuri ARNm trecuse astfel deja prin evaluarea unei agenții de reglementare.

Katalin Karikó la BioNTech: ARNm-ul în industrie înainte de pandemie

În 2013, cariera lui Karikó a luat o altă direcție. A părăsit poziția de la Penn pentru a se alătura companiei germane BioNTech, unde a devenit vicepreședintă și, ulterior, vicepreședintă senior. BioNTech fusese fondată în 2008 de Uğur Şahin, Özlem Türeci și Christoph Huber și dezvolta tehnologii ARNm, inițial cu un interes major pentru imunoterapia cancerului.

Acest detaliu contrazice o idee răspândită, aceea că ARNm-ul ar fi fost dezvoltat pentru COVID-19. Cu ani înainte de pandemie, atât BioNTech, cât și Moderna lucrau la vaccinuri ARNm pentru boli infecțioase, la vaccinuri oncologice personalizate și la alte terapii. În 2017, echipe care îl includeau pe Weissman au raportat rezultate preclinice solide pentru un vaccin ARNm-LNP împotriva virusului Zika, iar în 2018 un amplu articol de sinteză semnat de Norbert Pardi, Weissman și colaboratorii descria vaccinurile ARNm ca pe începutul unei noi ere în vaccinologie. Platforma era pregătită. Lipsea o aplicație de amploare.

Vaccinurile ARNm împotriva COVID-19: de ce au fost dezvoltate rapid

La sfârșitul lui 2019 au apărut, în Wuhan, primele cazuri ale unei pneumonii neobișnuite. În ianuarie 2020, secvența genetică a noului coronavirus, SARS-CoV-2, a fost făcută publică. Acest moment a scos în evidență avantajul conceptual major al platformei ARNm.

Pentru multe vaccinuri tradiționale este nevoie de cultivarea virusului sau de producerea unor proteine virale în sisteme biologice complexe, procese care pot dura luni sau ani pentru fiecare vaccin nou. Pentru un vaccin ARNm, odată cunoscută secvența antigenului dorit, se poate proiecta direct secvența mesajului. Structura platformei — nucleozidele modificate, metoda de sinteză și de purificare, nanoparticulele lipidice — rămâne aceeași. Se schimbă, în esență, mesajul.

Diferența devine mai clară dacă platforma ARNm este comparată cu celelalte tipuri de vaccinuri folosite în prezent.

Stabilizarea proteinei spike în conformația de prefuziune

Mai rămânea o întrebare esențială: ce formă a antigenului trebuia să producă celulele? Proteina spike a coronavirusurilor, cea care le permite să pătrundă în celule, își schimbă forma în momentul fuziunii cu celula-țintă. Anticorpii cei mai eficienți recunosc forma dinaintea fuziunii, numită conformație de prefuziune.

Cercetările asupra altor coronavirusuri, în special asupra virusului MERS, realizate de echipe asociate cu Barney Graham și Jason McLellan, arătaseră cum poate fi stabilizată proteina spike în această conformație, prin înlocuirea a doi aminoacizi cu prolină. Soluția a fost aplicată rapid la SARS-CoV-2 și a devenit o componentă a vaccinurilor ARNm. Și aici, contribuția a venit dintr-o altă linie de cercetare, dezvoltată înainte de pandemie.

Studiile clinice, autorizarea și producția vaccinurilor ARNm

BioNTech a colaborat cu Pfizer, iar Moderna cu Institutul Național pentru Alergii și Boli Infecțioase din SUA și cu Vaccine Research Center. Au urmat studiile preclinice, studiile clinice de fază 1, 2 și 3, evaluările agențiilor de reglementare și producția la scară industrială. Studiul de fază 3 al vaccinului Pfizer-BioNTech, care a inclus aproximativ 43.000 de participanți, a raportat o eficacitate de 95% împotriva formelor simptomatice de COVID-19, cu un profil de siguranță dominat de reacții pasagere la locul injectării și de simptome generale de scurtă durată.

În decembrie 2020 au început autorizările vaccinurilor ARNm împotriva COVID-19, mai întâi în Regatul Unit, apoi în Statele Unite și în Uniunea Europeană. O tehnologie considerată timp de decenii prea dificilă a devenit una dintre principalele platforme vaccinale din timpul unei pandemii, cu miliarde de doze administrate în întreaga lume.

Fragilitatea ARNm-ului, problema care îl făcuse greu de folosit în anii 1990, a avut și o consecință logistică vizibilă în primele luni de vaccinare. Vaccinul Pfizer-BioNTech trebuia păstrat inițial la temperaturi de aproximativ −70 °C, iar cel Moderna la aproximativ −20 °C, pentru că la temperaturi mai ridicate ARNm-ul se degradează și nanoparticulele lipidice își pierd stabilitatea. Diferența dintre cele două produse ține de compoziția și formularea fiecăruia. Datele de stabilitate acumulate ulterior și formulările noi au permis păstrarea la frigider pentru perioade limitate, dar lanțul frigorific a rămas una dintre constrângerile practice ale platformei, mai ales în regiunile fără infrastructură de congelare.

Premiul Nobel 2023 pentru Katalin Karikó și Drew Weissman

Pe 2 octombrie 2023, Adunarea Nobel de la Institutul Karolinska a anunțat laureații Premiului Nobel pentru Fiziologie sau Medicină: Katalin Karikó și Drew Weissman. Motivația oficială face referire la descoperirile lor privind modificările bazelor nucleozidice, care au permis dezvoltarea unor vaccinuri ARNm eficiente împotriva COVID-19.

Recunoașterea științifică a precedat însă Nobelul. În 2021, Karikó și Weissman au primit Premiul Lasker pentru cercetare medicală clinică, unul dintre premiile de referință ale medicinei, iar pentru 2022 li s-a acordat Breakthrough Prize în științele vieții. Distincțiile au răsplătit aceeași descoperire, publicată cu mai bine de 15 ani înainte, nu doar impactul vaccinurilor din pandemie.

Formularea motivației oficiale este precisă și merită citită ca atare. Premiul nu a fost acordat pentru inventarea ARNm-ului, descoperit în anii 1960, nici pentru inventarea pseudouridinei, cunoscută din anii 1950, și nici pentru crearea vaccinului unei anumite companii. A fost acordat pentru o descoperire fundamentală de mecanism: felul în care modificarea nucleozidelor schimbă interacțiunea ARNm-ului cu sistemul imun înnăscut. Cronologia de mai jos arată locul acestei descoperiri într-o istorie mult mai lungă.

Cine a inventat vaccinurile ARNm: contribuțiile din afara laboratorului Karikó–Weissman

Povestea individuală este puternică, dar poate deforma istoria. Fără Drew Weissman, descoperirea imunologică din 2005 nu ar fi avut aceeași formă, pentru că ea s-a născut tocmai din întâlnirea a două expertize diferite. Fără cercetările timpurii asupra ARNm-ului, nu ar fi existat platforma conceptuală. Fără Jon Wolff, Philip Felgner, Robert Malone și ceilalți cercetători ai transferului de acizi nucleici, ar fi lipsit demonstrațiile experimentale timpurii.

Fără Pieter Cullis și echipele care au dezvoltat lipidele ionizabile, ARNm-ul nu ar fi avut sistemul modern de transport. Fără Uğur Şahin, Özlem Türeci și echipele BioNTech, și fără Moderna și partenerii săi, nu ar fi existat platformele industriale care au produs vaccinurile. Fără cercetarea asupra structurii proteinei spike, antigenul nu ar fi fost proiectat în aceeași formă. Fără zecile de mii de participanți la studiile clinice, siguranța și eficacitatea nu ar fi putut fi demonstrate. Iar fără capacitatea industrială de a produce miliarde de doze, descoperirea ar fi rămas în laborator.

Katalin Karikó și finanțarea cercetării: ce arată cazul ei

Povestea lui Katalin Karikó poate fi transformată foarte ușor într-un mesaj motivațional: crede în ideea ta și, într-o zi, vei avea dreptate. Știința nu funcționează însă astfel, iar cazul ei este mai instructiv tocmai dacă este citit fără această lentilă.

Paradoxul datelor preliminare

Cazul Karikó scoate totuși la iveală o vulnerabilitate reală a sistemului de finanțare. Granturile favorizează, inevitabil, proiectele care pot arăta deja că au șanse rezonabile de reușită. Logica este de înțeles, dar produce un cerc: pentru a demonstra că o idee funcționează ai nevoie de experimente, pentru experimente ai nevoie de finanțare, iar pentru finanțare ți se cer date preliminare, care la rândul lor se obțin tot prin experimente.

Cercetarea cu risc ridicat poate rămâne prinsă în acest cerc. Ideile care aduc progrese incrementale sunt mai ușor de evaluat și de justificat. Ideile care pot schimba un domeniu sunt uneori tocmai cele pentru care nu există încă suficiente dovezi. Întrebarea importantă nu este dacă sistemul greșește — orice sistem greșește uneori —, ci cât spațiu păstrează pentru ideile cu risc mare, dovezi inițiale fragile și beneficii imposibil de anticipat.

Rolul cercetării fundamentale în apariția vaccinurilor ARNm

În 2005, SARS-CoV-2 nu exista. Virusul avea să apară abia 14 ani mai târziu. Karikó și Weissman nu ar fi putut depune un proiect în care să promită că cercetarea lor va permite vaccinarea populației mondiale într-o pandemie din 2020. Lucrarea lor era, în acel moment, un studiu despre recunoașterea ARN-ului de către receptorii Toll-like.

Aceasta este valoarea specifică a cercetării fundamentale: construiește uneori instrumente înainte să existe problema care va avea nevoie de ele. ARNm-ul modificat este un exemplu, nanoparticulele lipidice sunt altul, iar cercetarea structurală asupra coronavirusurilor este un al treilea. Când pandemia a apărut, medicina nu a pornit de la zero, ci a folosit decenii de muncă acumulată în direcții care, luate separat, păreau să nu aibă o aplicație imediată. Unele rezultate ale cercetării fundamentale nu vor avea niciodată una, iar altele devin esențiale după 10, 20 sau 30 de ani.

Cum funcționează vaccinul ARNm în organism

Descoperirea lui Karikó și Weissman devine concretă atunci când este urmărită în organism. După injectarea în mușchi, nanoparticulele lipidice sunt preluate de celule de la locul injectării și de celule ale sistemului imun, inclusiv din ganglionii limfatici din apropiere. În interiorul celulei, ARNm-ul este eliberat în citoplasmă, unde ribozomii îl citesc și produc proteina codificată — în cazul vaccinurilor COVID-19, proteina spike stabilizată.

Proteina produsă este prezentată sistemului imun, care formează anticorpi și limfocite T specifice, precum și celule de memorie. ARNm-ul, la rândul lui, este degradat treptat de enzimele celulei, conform aceluiași principiu care guvernează ARNm-ul propriu: este un mesaj temporar, nu o instrucțiune permanentă. Nucleozidele modificate au rolul de a permite acestui mesaj să fie tradus eficient, fără să declanșeze o alarmă înnăscută excesivă.

Ca orice intervenție medicală, vaccinurile ARNm au și efecte adverse. Cele frecvente sunt durerea la locul injectării, oboseala, durerile de cap, febra ușoară sau frisoanele, care trec de obicei în una-două zile — expresia vizibilă a activării imune. Printre reacțiile rare, cea mai bine studiată este miocardita, observată mai ales la bărbați tineri, în zilele de după a doua doză, cu o evoluție în general favorabilă. Monitorizarea post-autorizare, la scara miliardelor de doze, a permis identificarea acestor riscuri rare și includerea lor în recomandările oficiale.

Flexibilitatea platformei explică și de ce vaccinurile ARNm pot fi actualizate când virusul evoluează. La apariția unor variante noi de SARS-CoV-2, producătorii au modificat secvența proteinei spike din mesaj, păstrând neschimbate nucleozidele modificate, nanoparticulele lipidice și procesul de fabricație. Agențiile de reglementare evaluează aceste versiuni actualizate pe baza datelor de calitate și de răspuns imun, după un model asemănător actualizării anuale a vaccinurilor gripale, fără a relua de la zero întregul program de studii clinice.

Dincolo de COVID-19, platforma pe care au contribuit să o facă posibilă Karikó și Weissman este folosită în continuare. În 2024 a fost aprobat un vaccin ARNm împotriva virusului sincițial respirator pentru adulții în vârstă. O variantă a tehnologiei, ARN-ul autoamplificator, conține, pe lângă instrucțiunea pentru antigen, și instrucțiunea pentru o enzimă care produce copii suplimentare ale mesajului în celulă, ceea ce permite doze mai mici; primul vaccin de acest tip împotriva COVID-19 a fost aprobat în Japonia în 2023 și în Uniunea Europeană în februarie 2025. Vaccinurile oncologice personalizate, construite pe baza mutațiilor tumorii fiecărui pacient, sunt evaluate în studii clinice avansate. Direcția inițială a lui Karikó — ARNm-ul ca instrument pentru producerea terapeutică de proteine — rămâne un domeniu activ de cercetare, cu rezultate încă în curs de validare.

2x GimnasticăAcvatică Premium

Un prim pas pentru un bebe mai puternic

De la 2 luni|Doar până pe 8 noiembrie|ABC Dorobanți

Sfaturi Healthwise

Când citești o poveste despre o descoperire medicală, caută mecanismul, nu doar eroul. Biografiile spectaculoase sunt ușor de reținut, dar ceea ce explică o descoperire este problema biologică rezolvată. În cazul lui Karikó, întrebarea utilă nu este doar cât a perseverat, ci ce anume a schimbat în relația dintre ARNm și sistemul imun.

Separă viteza de dezvoltare a unui produs de vechimea tehnologiei din spatele lui. Un vaccin sau un medicament care apare rapid poate avea în spate decenii de cercetare. Întrebarea potrivită nu este „cât de repede a apărut?”, ci „pe ce bază științifică s-a construit și ce au arătat studiile clinice?”.

Discută întrebările despre vaccinare cu medicul de familie. El cunoaște istoricul tău medical, eventualele alergii, reacțiile la vaccinări anterioare și bolile asociate, iar recomandările individuale pornesc de la aceste date, nu de la informații generale. Articolele de educație medicală, inclusiv acesta, explică mecanisme, dar nu înlocuiesc evaluarea personalizată.

Verifică informațiile la surse primare sau oficiale. Agențiile de reglementare, precum Agenția Europeană a Medicamentului și Agenția Națională a Medicamentului și a Dispozitivelor Medicale din România, publică rezumatele caracteristicilor produselor și datele de siguranță. Studiile originale sunt, în multe cazuri, accesibile gratuit.

Privește cu aceeași prudență titlurile triumfaliste și pe cele alarmiste. Formulări precum „tehnologia miraculoasă” sau „experimentul periculos” simplifică la fel de mult realitatea. Știința medicală avansează prin dovezi acumulate, cu beneficii și riscuri cuantificate, nu prin revelații.

Păstrează o perspectivă pe termen lung asupra cercetării. Multe dintre instrumentele medicale folosite astăzi provin din studii care, la momentul publicării, păreau să nu aibă nicio aplicație. Înțelegerea acestui lucru ajută la evaluarea mai calmă a noutăților din medicină.

Concluzie Healthwise

Descoperirea care a legat numele lui Katalin Karikó de vaccinurile ARNm ține de un mecanism biologic precis: sistemul imun înnăscut recunoaște ARN-ul nemodificat ca pe un semnal de infecție, iar introducerea unor nucleozide modificate, precum pseudouridina, reduce această alarmă și crește producția de proteină. Importanța acestei observații nu poate fi înțeleasă separat de context — de nanoparticulele lipidice dezvoltate de alte echipe, de optimizările ulterioare, de cercetarea asupra proteinei spike, de studiile clinice și de capacitatea industrială care au transformat-o într-o platformă medicală. Povestea ei nu este cea a unui geniu care a văzut viitorul, ci a unei ipoteze testate destul de mult timp pentru ca următorul experiment să devină posibil, într-o rețea de cercetători care au construit fiecare câte o piesă. A înțelege acest mecanism și această istorie colectivă este mai util decât oricare dintre cele două narațiuni simplificate care circulă despre ea: cea a eroinei solitare și cea a tehnologiei apărute peste noapte.

Referințe științifice

Karikó K, Buckstein M, Ni H, Weissman D. Suppression of RNA recognition by Toll-like receptors: the impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA. Immunity. 2005;23(2):165-175. doi:10.1016/j.immuni.2005.06.008

Susține descoperirea centrală din 2005: nucleozidele modificate, inclusiv pseudouridina, reduc activarea receptorilor TLR3, TLR7 și TLR8 și a celulelor dendritice.

Karikó K, Muramatsu H, Welsh FA, Ludwig J, Kato H, Akira S, Weissman D. Incorporation of pseudouridine into mRNA yields superior nonimmunogenic vector with increased translational capacity and biological stability. Mol Ther. 2008;16(11):1833-1840. doi:10.1038/mt.2008.200

Susține afirmația că ARNm-ul cu pseudouridină produce mai multă proteină in vivo și nu induce niveluri ridicate de interferon alfa, spre deosebire de ARNm-ul nemodificat.

Andries O, Mc Cafferty S, De Smedt SC, Weiss R, Sanders NN, Kitada T. N1-methylpseudouridine-incorporated mRNA outperforms pseudouridine-incorporated mRNA by providing enhanced protein expression and reduced immunogenicity in mammalian cell lines and mice. J Control Release. 2015;217:337-344. doi:10.1016/j.jconrel.2015.08.051

Susține trecerea de la pseudouridină la N1-metilpseudouridină și avantajele acesteia în expresia proteică și imunogenitate.

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):1465-1468. doi:10.1126/science.1690918

Susține afirmația că, încă din 1990, ARN-ul injectat direct în mușchiul șoarecilor putea determina producerea proteinei codificate.

Adams D, Gonzalez-Duarte A, O’Riordan WD, et al. Patisiran, an RNAi therapeutic, for hereditary transthyretin amyloidosis. N Engl J Med. 2018;379(1):11-21. doi:10.1056/NEJMoa1716153

Susține secțiunea despre patisiran ca primă validare clinică a transportului ARN-ului prin nanoparticule lipidice.

Pardi N, Hogan MJ, Porter FW, Weissman D. mRNA vaccines — a new era in vaccinology. Nat Rev Drug Discov. 2018;17(4):261-279. doi:10.1038/nrd.2017.243

Susține descrierea stadiului platformei vaccinale ARNm înainte de pandemie, inclusiv a obstacolelor de stabilitate și transport și a rezultatelor preclinice.

Brown GJ, Cañete PF, Wang H, et al. TLR7 gain-of-function genetic variation causes human lupus. Nature. 2022;605(7909):349-356. doi:10.1038/s41586-022-04642-z

Susține paragraful despre rolul receptorului TLR7 în lupus: o variantă a genei care amplifică semnalizarea receptorului a cauzat lupus la om și, introdusă la șoareci, a reprodus boala.

Polack FP, Thomas SJ, Kitchin N, et al. Safety and efficacy of the BNT162b2 mRNA Covid-19 vaccine. N Engl J Med. 2020;383(27):2603-2615. doi:10.1056/NEJMoa2034577

Susține datele despre studiul de fază 3 al vaccinului Pfizer-BioNTech: aproximativ 43.000 de participanți, eficacitate de 95% și profilul reacțiilor adverse frecvente.