علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
هل لقاحات كوفيد -19 فاشلة؟ هذا هو الرأي في بعض الأوساط الإعلامية الرسمية وغيرها وسط إصابات اختراق ومتغيرات فيروسات جديدة. لا شك أن رأي هذه الأوساط خاطئة مطلقا. العلم دائما هو المنتصرِ في نهاية الطريق.
الأشخاص الذين تم تلقيحهم أكثر عرضة للإصابة بعدوى خفيفة مما توقعته سلطات الصحة العامة حول العالم في البداية. لكن الجرعات تستمر في توفير حماية قوية ضد الأمراض الخطيرة ، ولقاحات (mRNA) على وجه الخصوص – (Pfizer / BioNTech) و (Moderna) – قابلة للتكيف مع المتغيرات الجديدة.
والأهم من ذلك ، أن الدراما حول اللقاحات أخفت قصة أكبر وغير مروية ، وهي الوعد الواسع لتكنولوجيا الرنا المرسال. أظهر (Messenger RNA) إمكانات هائلة للتطبيقات الطبية بخلاف (Covid) للأمراض المعدية الأخرى ، بالإضافة إلى اللقاحات والعلاجات للحالات من السرطان إلى التصلب المتعدد. تطورها هو قصة المثابرة العلمية والصدفة التي تستحق المزيد من الاهتمام ، مع دور بارز من قبل مهاجرة أمريكية من المجر الشيوعية.
؛؛متغير (Omicron) هو مثال على وعد (mRNA) وقدرته على التكيف. يحتوي أوميكرون على حوالي 30 طفرة في بروتينه الشائك مما قد يجعل من الصعب على الأجسام المضادة التي يسببها اللقاح التعرف على الفيروس وتحييده. لكن يمكن إعادة صياغة لقاحات الرنا المرسال للمتغير الجديد؛؛
تقول شركتا (BioNTech) و (Pfizer) أنهما يمكنهما البدء في شحن اللقاحات التي تستهدف (Omicron) في غضون 100 يوم إذا انخفضت الحماية من اللقاحات الحالية بشكل كبير ضد البديل الجديد. بدأت موديرنا بالفعل في اختبار الجرعات المعززة المصممة لتوقع الطفرات. وتقول أيضًا إنها ستعمل على تطوير جرعة معززة خاصة بأوميكرون ، والتي يمكن أن تكون متاحة في وقت مبكر من العام المقبل.
سيكون هذا المحور السريع مستحيلًا مع تقنيات اللقاحات التقليدية ، والتي عادة ما تستغرق ما بين ستة و 36 شهرًا فقط لتصنيعها وتسليمها. قد يستغرق تصميم اللقاحات عدة سنوات. باستخدام (mRNA) ، يحتاج صانعو اللقاح إلى حوالي ستة أسابيع فقط لتكييف الجرعة ثم نقلها من المختبر إلى الإنتاج.
يسلم (Messenger RNA) الشفرة الجينية التي ترشد الخلايا البشرية إلى كيفية تكوين بروتين – في هذه الحالة ، ارتفاع الفيروس التاجي ، الذي يرتبط بمستقبلات (ACE2) على الخلايا البشرية. يتم تغليف الرنا المرسال في الجسيمات النانوية الدهنية ، وهي نقاط دهنية تحمي العقدة الأم الجينية من التدهور وتسهل دخولها إلى الخلايا.
بمجرد حقن (mRNA) في العضلات ، تصبح الخلايا البشرية مصانع لقاح صغيرة تنتج جزيئات الفيروس الكاذب ، والتي بدورها تحفز الجهاز المناعي على إنتاج أجسام مضادة تستجيب عند مواجهة الشيء الحقيقي. تحفز اللقاحات أيضًا الخلايا التائية ، التي توفر دفاعًا احتياطيًا للأجسام المضادة. إذا تحور الفيروس ، يمكن للعلماء بسهولة تبديل الشفرة الجينية الجديدة بـ (mRNA).
لقاحات (Moderna) و (Pfizer / BioNTech Covid) هي أول منتجات (mRNA) المعتمدة تجاريًا ، لكنها أصبحت ممكنة بفضل عقود من التجارب والابتكار والتصميم. أسس علماء الوراثة وجود (mRNA) في أوائل الستينيات من القرن الماضي.
؛؛ينظم الحمض النووي الريبي طريقة التعبير عن الجينات وهو جزيء وحيد الخيط مشابه للحمض النووي الحلزون المزدوج. يحمل (Messenger RNA) التعليمات من الحمض النووي إلى آلية صنع البروتين في الخلايا ، والمعروفة باسم الريبوسومات؛؛
وهنا يأتي دور كاتالين كاريكو. بدأت عالمة الكيمياء الحيوية المجرية المولد البالغ من العمر 66 عامًا ، وهي الآن عالمة في (BioNTech) ، العمل مع (RNA) كطالبة دراسات عليا في أواخر السبعينيات في جامعة (Szeged). كان الباحثون مهتمين بالتلاعب بما يعرف باسم (RNA) الصغير لتوليد تأثيرات مضادة للفيروسات. في عام 1985 نفد تمويل المركز البيولوجي حيث كانت باحثة ، وتم إنهاء منصبها بعد الدكتوراه.
تقدمت إلى ثلاث وظائف بحثية في أوروبا ولكنها لم تكن مؤهلة للحصول على تمويل. ثم حصلت على منصب ما بعد الدكتوراه في جامعة تمبل. باعت هي وزوجها سيارتهما مقابل 900 جنيه إسترليني (حوالي 1200 دولار) ، وخاطا الأوراق النقدية في دمية دب لابنتهما البالغة من العمر عامين – لم تسمح المجر للمواطنين بأخذ النقود من البلاد – وانتقلوا إلى فيلادلفيا.
بعد سنوات ، وظفتها جامعة بنسلفانيا كأستاذ مساعد. في ذلك الوقت ، تصورت استخدام (mRNA) لإنتاج بروتينات علاجية يمكن أن تحل محل الأدوية ، ولكنها فشلت في الحصول على المنح. كانت الحكومة والمؤسسات غير الربحية والمستثمرون متشككين في (mRNA) لأن المادة الجينية كانت تعتبر هشة وتنتج القليل من البروتين لتكون فعالة. تقول السيدة كاريكو في مقابلة: “لقد قدمت لمنحة لمدة عامين كل شهر ولم أحصل على أي منحة”. البحث عن (mRNA) “كان راكداً”.
بالاعتماد على أعضاء هيئة التدريس الكبار لدعم أبحاثها ، كانت مصممة على إظهار أنه يمكن استخدام (mRNA) في العلاجات الطبية. تعاونت لفترة مع طبيب قلب في تصميم (mRNA) المشفر للبروتينات التي يمكن أن تمنع تجلط الدم بعد جراحة المجازة القلبية. في وقت لاحق عملت مع طبيب أعصاب لتصميم (mRNA) الذي من شأنه أن يوجه الخلايا لإنشاء إنزيم ينتج أكسيد النيتريك ، والذي يمكن أن يوسع الأوعية الدموية في الدماغ لتخفيف النزيف.
ذات يوم اصطدمت بعالم المناعة درو وايزمان في آلة نسخ. “كان مهتمًا بعمل لقاح ، ويقول إنه كان يعمل مع أنتوني فوسي”.
لم أكن أعرف من هو فوسي ، ولم يكن معروفا آنذاك. “قال درو وايزمان: إنه يريد صنع لقاح يمكن أن يكون علاجيًا وقائيًا”.
أجرت العديد من التجارب على الحيوانات وعلى الخلايا المزروعة في أطباق بتري. ومع ذلك ، عندما اختبر الدكتور وايزمان الرنا المرسال الاصطناعي الخاص به ، تسبب في استجابة التهابية من الخلايا المناعية البشرية.
في النهاية ، اكتشفت السيدة كاريكو والدكتور وايزمان من خلال التجارب أن استبدال (uridine) ، أحد “أحرف” مكون (mRNA) بمركب مماثل كيميائيًا يسمى (pseudouridine) ، أضعف الاستجابة الالتهابية. تقول: “أنتج هذا بروتينًا أكثر بعشر مرات”. ابتداء من عام 2005 قاموا بنشر سلسلة من الأوراق التي تصف اكتشافهم.
لفتت الدراسات انتباه عالم أحياء الخلايا الجذعية ديريك روسي ، الذي كانت لديه فكرة استخدام الرنا المرسال لإعادة برمجة الخلايا الجذعية البشرية البالغة. شارك فكرته مع زميله في كلية الطب بجامعة هارفارد تيموثي سبرينغر ، عالم المناعة. كان لدى السيد سبرينغر أفكار أكثر طموحًا لتسويق الرنا المرسال وتواصل مع روبرت لانجر ، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ولديه خبرة في توصيل الأدوية وهندسة الأنسجة. بتمويل من أصحاب رأس المال الاستثماري في مجال التكنولوجيا الحيوية ، تأسست شركة (Moderna) في عام 2010.
في ذلك الوقت ، كان أوجور شاهين و كان أوزليم توريسي ، وهو فريق متخصص في علم المناعة من الزوج والزوجة من ألمانيا ، يعمل أيضًا على الحمض النووي الريبي. تصور الزوجان استخدام (mRNA) في العلاجات المناعية ، التي تحشد جهاز المناعة لمحاربة السرطان. في عام 2008 أطلقوا (BioNTech).
قامت كل من (BioNTech) و (Moderna) بترخيص ابتكار (Kariko-Weissman) وقضيا أكثر من عقد من الزمان في البناء عليه. بالإضافة إلى التسلسل الجيني الذي يشفر البروتين ، يشتمل (mRNA) أيضًا على عناصر توفر دليل إرشادي لآلية الخلية البشرية.
يقول الدكتور شاهين ، الرئيس التنفيذي لشركة (BioNTech) ، إن كل خلية لديها القدرة على صنع البروتينات. “لكن تنظيم (الترجمة) عملية معقدة”. عن طريق الترجمة ، فهو يقصد العملية التي يتم من خلالها تحويل الرنا المرسال إلى بروتين.
؛؛عليك أن تتخيل أن الريبوسوم حيث يتم ترجمة (mRNA) هو مكان متميز في الخلية. لا يمكن أن تذهب كل جزيئات الحمض النووي الريبي إلى هناك. يحتاج (mRNA) إلى جواز سفر للوصول إلى الريبوسوم؛؛
وعندما يكون في الخلية ، هناك العديد من (mRNAs) الأخرى التي تنتجها الخلية. لذلك هناك منافسة حول المدة التي يمكن أن يبقى فيها الرنا المرسال في الريبوسوم وترجمته. ويحدث فرقًا ما إذا كان الرنا المرسال يبقى طويلاً بما يكفي لصنع خمس نسخ من البروتين أو 20 أو 100 نسخة من البروتين.
لا يضطر العلماء فقط إلى تصميم التسلسل الجيني للبروتينات التي يريدون أن تخلقها الخلايا. يتعين عليهم أيضًا إنشاء “جواز السفر” لإخبار آلية الخلية بتكوين بروتين أكثر أو أقل.
تعمل (BioNTech) على “تضخيم ذاتي” (mRNA) الذي يمكن أن ينتج كميات كبيرة من البروتين من كمية صغيرة من (mRNA). يمكن أن يؤدي هذا إلى تحسين كفاءة التصنيع بشكل كبير – نقل المزيد من إنتاج (mRNA) بشكل فعال من المختبر إلى الخلايا البشرية – وفعالية اللقاحات والعلاجات المستقبلية.
في عام 2018 ، تم إقران (BioNTech) مع شركة (Pfizer) لتطوير لقاح ضد الإنفلونزا. مع لقاحات الإنفلونزا التقليدية ، يتم حقن الفيروسات وتخصيبها في بيض الدجاج. يجمع العلماء السائل الذي يحتوي على الفيروس ويعطلونه ، وهي عملية مرهقة تستغرق ستة أشهر على الأقل.
يتعين على العلماء تخمين السلالات التي من المحتمل أن تكون سائدة قبل ثمانية أشهر على الأقل من موسم الأنفلونزا. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل لقاحات الإنفلونزا فعالة بنسبة 50٪ فقط في الوقاية من المرض في المتوسط.
يمكن أن يحسن لقاح إنفلونزا الرنا المرسال تلك الفعالية من خلال مطابقة أفضل للسلالات في الدورة الدموية. ويولد (mRNA) استجابة مناعية أقوى من الفيروسات المعطلة. بدأت شركتا (Pfizer) و (BioNTech) تجربة لقاح الأنفلونزا في سبتمبر ، وأطلقت شركة (Moderna) تجربة في يوليو.
تعمل موديرنا أيضًا على تطوير لقاحات للأمراض المعدية الأخرى ، بما في ذلك زيكا ، وفيروس نقص المناعة البشرية ، وإبشتاين-بار ، و (CMV) ، والفيروسات الرئوية البشرية ، وفيروس الإنفلونزا ، والفيروس المخلوي التنفسي. الثلاثة الأخيرة هي فيروسات الجهاز التنفسي التي يمكن أن تسبب أمراضًا خطيرة للأطفال والأشخاص الذين تزيد أعمارهم عن 65 عامًا. تهدف موديرنا إلى الجمع بين لقاحات الأنفلونزا الموسمية وفيروس (RSV) و (Covid-19) في حقنة واحدة.
قبل الوباء ، كان كل من (Moderna) و (BioNTech) يعملان على استخدام (mRNA) لأغراض علاجية. تم إقران (Moderna) مع (AstraZeneca) في علاج (mRNA) لتجديد مرضى أنسجة القلب الذين يعانون من قصور القلب. يرمز (mRNA) الخاص بهم إلى بروتين يسمى عامل النمو البطاني الوعائي (A) ، والذي يعزز نمو الأوعية الدموية الجديدة.
أظهرت تجربة المرحلة الأولى التي اكتملت في أوائل عام 2019 أن الرنا المرسال ، بعد حقنه في جلد الرجال ، تسبب في إنتاج موضعي للبروتين دون آثار جانبية شديدة. في الشهر الماضي أبلغوا عن نتائج مبكرة إيجابية من تجربة المرحلة الثانية.
كما اعترف السيد روسي قبل عقد من الزمان ، فإن الرنا المرسال يوفر أيضًا إمكانية إعادة برمجة الخلايا. يقول الدكتور شاهين: “لقد أظهرنا أنه يمكن استخدام (mRNA) لأخذ خلية دم وتوليد خلية جذعية”. “هذا يفتح إمكانية معالجة الأمراض المختلفة بما في ذلك الشيخوخة وإصلاح الأنسجة”. يمكن أن تشمل استخدامات (mRNA) المستقبلية تحفيز إنتاج الغضاريف لتخفيف التهاب المفاصل والكولاجين لتقليل التجاعيد.
تعد أمراض المناعة الذاتية ، التي يهاجم فيها الجهاز المناعي أجزاء من الجسم ، مجال بحث واعد آخر. نشرت (BioNTech) هذا العام دراسة أظهرت أن لقاح (mRNA) لديه القدرة على علاج التصلب المتعدد دون قمع جهاز المناعة مثل العلاجات الحالية.
التركيز الرئيسي لشركة (BioNTech) هو السرطان. لديها 21 من منتجات (mRNA) في خط أنابيبها السريري التي تستخدم 11 طريقة مختلفة لقتل الخلايا السرطانية. تضمن أحد مشاريع السيدة كاريكو الأولى في (BioNTech) حقن ترميز (mRNA) للسيتوكينات – وهي بروتينات تتحكم في الاستجابة المناعية – في سطح الورم. هذا يجعل “الورم البارد ساخنًا ، بحيث تهاجر الخلايا المناعية إلى هناك حتى تتمكن من رؤية الورم المنتشر هناك وتقتله”.
؛؛نهج آخر هو العلاج المناعي للسرطان المخصص للمريض. يشرح الدكتور شاهين كيفية عمله: بعد أخذ الخزعة ، “نحدد الطفرات” ونستخدم التعلم الآلي “لاختيار الطفرات الأنسب لاكتشاف ورم المريض. ثم نقوم بإعداد (mRNA) للمريض. هذا شيء يمكننا القيام به في أقل من ستة أسابيع”؛؛
ثم يتم حقن المريض بـ (mRNA) الذي يرمز لـ “المستضدات الجديدة” على الورم ، والتي تشحن جهاز المناعة لمهاجمته. بدأت (BioNTech) بالفعل تجارب المرحلة الثانية من العلاجات الشخصية لسرطان الجلد وسرطان القولون ، مع توقع النتائج الأولية العام المقبل. كما أنها تعمل على استخدام (mRNA) لمنع الانتكاسات عن طريق حث الخلايا التائية على القيام بدوريات في جميع أنحاء الجسم وقتل الخلايا السرطانية المخفية التي تنتشر.
بينما كانت (Moderna) و (BioNTech) رائدين في (mRNA) ، فإن شركات تصنيع الأدوية الكبيرة بما في ذلك (Pfizer) و (Sanofi) و (Merck) تستثمر الآن بكثافة في التكنولوجيا ، مما يعني أن المزيد من التقدم قد يأتي في وقت أقرب. ويضخ أصحاب رؤوس الأموال المغامرة في شركات ناشئة في (mRNA) مثل (Strand Therapeutics) و (Kernal Biologics).
لن تنجح جميع منتجات (mRNA) التجريبية. تعترف السيدة كاريكو: “هناك مرات عديدة اعتقدت فيها أن شيئًا ما كان فكرة جيدة ثم أدركت أنه غير ممكن”. ولكن كما تظهر حياتها المهنية ، هناك نوافذ من الفرص من الأبواب المغلقة على الباحث العثور عليها.