Faktograf.hr

Samo činjenice

“Superherojsko DNK cjepivo” imat će s mRNA vakcinama neke sličnosti, ali to nije izmjena DNK

Profesor sa Stanforda najavio je razvoj "superherojskog DNA cjepiva" i izazvao konfuziju nazivanjem mRNA cjepiva protiv Covida-19 genomskim.
Izvor: Pixabay

Nadobudni profesor sa Sveučilišta u Stanfordu, Euan Ashley, najavio je nedavno razvoj tzv. “superherojskog DNA cjepiva” u roku od samo deset godina.

Zahvaljujući rapidnom razvoju više vrsta tehnologija, ova će cjepiva, smatra Ashley, prekrajati, odnosno popravljati loše gene i to po uzoru na genetski kôd “nadljudi”. Primjer su pojedini Olimpijci, koji imaju neuobičajeno povišene razine hemoglobina, a one im omogućuju više kisika u organizmu i veću izdržljivost. U superljude ubraja i osobe koje ne osjećaju bol te osobe s najmanje šansi da obole od Alzheimera i drugih bolesti.

U intervjuima i izvještajima o ovom bombastičnom skoku u medicini spomenuta su i mRNA cjepiva, odnosno sličnost DNA superherojskih cjepiva s onima u proizvodnji Pfizera ili Moderne protiv Covida. Na tom tragu, Faktografu je stigao sljedeći upit:

Dobar dan Faktografci! Imam jedno JAKO VAŽNO pitanje za vas. O ovome ovisi doslovce budućnost ljudske rase. Pitanje je: DA LI JE COVID MRNA CJPIVIMA MOGUĆE IZMJENITI LJUDSKU DNA? Molim da prilikom odgovora uzmete u obzir najnoviju vijest sa Sveučilišta Stanford u kojem su znanstvenici objavili kako su izumili cjepivo koje mijenja DNA i sami rekli da je njihov sistem identičan sistemu kojeg koristi Pfizer. Molim odgovor, hvala [sic]

Cjepivo nije (još) izumljeno

Profesor Euan Ashley, za početak, nije rekao da je izumio dotično cjepivo.

“Ashley vjeruje da bi cjepivo moglo početi s ispitivanjima već 2026. godine, a da bi moglo biti dostupno za upotrebu za 10 do 15 godina”, navodi Daily Mail, nakon razgovora s njim krajem lipnja.

Daily Mail navodi i sljedeću rečenicu:

“Tehnologija je slična onoj koju je Pfizer koristio za stvaranje svog mRNA cjepiva protiv Covida-19”.

mRNA ne mijenja DNA

Ne navodi o kojim se tehnologijama, odnosno “sistemu” radi. No, prije nego se posvetimo tome dijelu upita, treba napomenuti da je odgovor na pitanje mijenjaju li mRNA cjepiva protiv Covida-19 ljudsku DNA, o čemu smo pisali puno puta [12345, 6], još uvijek – ne. Ubrizgana mRNA djeluje izravno na ribosome, organele kojima DNA putem mRNA izdaje naredbe o proizvodnji proteina. Ne ulazi u jezgru stanice, gdje se nalazi ljudska DNA, niti je mijenja.

Genomska medicina je disciplina koja tek stupa na scenu i koristi jedinstvene infomacije o genetici pacijenata u svrhu kliničke njege, navodi se u odgovoru Health Deska tehnološke neprofitne organizacije Meedan, koja okuplja stručnjake za javno zdravlje. Editiranje gena istražuje se u svrhu liječenja rijetkih genetičkih nolesti, a cilj je promjena genetskog koda pacijenata kroz “reviziju, uklanjanje ili zamjenu mutiranog gena”.

“Na primjer, koristeći gensku terapiju, medicinski znanstvenici mogu raditi na umetanju zdrave, nemutirane verzije gena kako bi nadjačala učinak mutiranog gena. Također mogu raditi na uklanjanju mutiranog gena. Primjeri bolesti koje se mogu liječiti ovom tehnologijom su cistična fibroza, Duchenneova mišićna distrofija i hemoglobinopatije. Druga potencijalna klinička primjena ovog procesa bila bi liječenje HIV -a i nekih vrsta raka”, navodi za Faktograf doktorica Christine Mutaganzwa, članica tima stručnjaka Health Deska.

Podcrtavaju se se svi navedeni tretmani još uvijek istražuju. Mnogi od njih su još uvijek u najranijim fazama znanstvenog ispitivanja. Također napominju da će se neki izazovi morati prevladati prije nego što se potencijal uređivanja gena pretoči u učinkovit tretman.

“Lažne tvrdnjama na internetu ukazuje se na to da mRNA cjepiva protiv protiv COVID-19 možda koriste genomsku medicinu za promjenu naše DNK. Nema dokaza da cjepiva protiv mRNA ubrizgavaju bilo kakvu tehnologiju uređivanja gena u tijelo. Nakon što se našem imunološkom sustavu dostave ključne upute za imunološku borbu, naša tijela odmah uništavaju cjepiva protiv mRNA, ne ostavljajući im trajan trag. Cjepiva nikada ne ulaze u jezgru ljudskih stanica, gdje se čuva DNK.”, naglašava Mutaganzwa.

Razvoj tehnologija

Za razgovor o razvoju “cjepiva” koje bi se moglo intervenirati u genom preduvjet je bio napredak više različitih tehnologija. Iz Ashleyjevih tekstova, intervjua, kao i objava na društvenim mrežama, jasno je da se dio njegovog entuzijazma temelji i na nedavnom uspjehu tvrtke u vlasništvu Nobelovke Jennifer Doudne, biokemičarke s kalifornijskog Berkeleyja.

Njen tim uspio je genskom terapijom trajno zaustaviti abnormalnu proizvodnju proteina transtiretina (TTR) u jetri, kod pacijenata čije je stanje bilo uzrokovano mutacijama gena. Do tada je gomilanje TTR-a i posljedična mu bolest, (obiteljska) amiloidoza, štetna za rad srca i periferni živčani sustav, liječena prigušivanjem rada problematičnih gena. Alat je bila interferirajuća RNA (siRNA). No, siRNA je samo ometala mRNA da dostavi poruku ribosomu o proizvodnji proteina, što je zahtijevalo ponavljanje postupka te izlaganje pretjeranom izlaganju medikamentima poput glukokortikoida i antihistamina. Osim toga, nije zaustavljala, već samo usporavala bolest.

Terapija Doudninog tima temeljena na editiranju genoma “nokautirala” je sporni gen, kako Ashley piše, sa spektakularnim rezultatima:

Među šest testiranih pacijenata, zabilježeno je smanjenje proteina transtiretina za 52% u grupi koja je primila nižu dozu (terapije) i zapanjujućih 87% za skupinu s višim dozama.

Doudna je lani nagrađena Nobelom za kemiju zbog otkrića vezanog za editiranje gena CRISPR-Cas9 tehnologijom. Kako je svojevremeno objasnio Marko Močibob, docent na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu (Ideje.hr), Doudna i njeni suradnici prepoznali su i pokazali 2012. godine da se protein Cas9 može iskoristiti za cijepanje DNA na točno određenom, ciljanom mjestu u živoj stanici i time pokrenuli tektonske promjene u području genetičkog inženjerstva čiji se razmjeri tek naslućuju.

Prekretnica u najmanje dvije zajedničke tehnologije

Ashley nam nije odgovorio na upit, no oko paralela koje se povlače između mRNA cjepiva i najavljenog genskog uređivanja cjepivom konzultirali smo se s Močibobom. Locirali smo barem dvije tehnologije koje ih povezuju. Jedna od njih je višedesetljetni razvoj lipidne nanočestice (LNP), koja služi kao nosač mRNA molekule do stanične plazme i spominje se u opisu Ashleyjevog “superherojskog cjepiva” (StudyFinds).

Drugi je današnja brzina iščitavanja genoma.

Ashley u svome tekstu za The European (gdje se referira i na razgovor za Daily Mail), i mRNA cjepiva protiv Covida i hipotetsko “superherojsko” zato naziva “genomskim”, što pobliže objašnjava u razgovoru za The Scotsman:

“Genetsko sekvenciranje bila je osnovna tehnologija u našoj borbi protiv Covid-19. Svi dijagnostički testovi koje imamo temelje se na određenoj razini na poznavanju genoma SARS-CoV-2. Također, sva do sada odobrena cjepiva su genomska cjepiva, temeljena na sekvencama virusa. Sekvencioniranje nam također omogućuje da pratimo virus i njegovu evoluciju do novih varijanti širom svijeta…”, navodi. On često navodi da je za iščitavanje prvog genoma bilo potrebno tri milijarde dolara, deset godina i rad znanstvenika u deset država, a sada se to izvodi za nekoliko stotina dolara.

Pogrešan izraz

Iz ovoga je jasno da se radi o vakcini nastaloj zahvaljujući (brzom) i nemogućoj bez izlistavanja genoma, a ne zato što se radi o istome mehanizmu terapije izmjenom gena. Močibob nam kaže da smatra čudnim Ashleyjevo korištenje izraza “genomska vakcina” u ovom kontekstu, iz više razloga.

“Takav izraz mogao bi se uvjetno koristiti za cjepiva koja mijenjaju genom, no i tada bi korištenje izraza ‘genomska vakcina’ bilo kreativno i ne sasvim korektno, jer genom ne možemo ‘cijepiti’. No, ostavimo stanovitu jezičnu slobodu. Kod cjepiva temeljenih na mRNA (BioNTech/Pfizer, NIH/Moderna), ne može se govoriti o ‘genomskim vakcinama’ jer ne mijenjaju genom, ni privremeno, ni trajno, niti sadrže genomveć samo jedan gen za S-protein. Ne bih ih nazivao niti genska ili genetička cjepiva, jer ne govori puno o njima i mehanizmu njegovog djelovanja, i jer ne vidim potrebe pretjerane upotrebe izraza genski/genetički/genomski, koji kod neupućenih imaju često negativnu konotaciju, poput riječi ‘nuklearno’ ili ‘sintetsko’, pojašnjava Močibob, naglašavajući da Ashley, uostalom, govori prvenstveno genskoj terapiji, a ne cijepljenju ili vakcinaciji.

Što se tiče lipidnih nanočestica, Močibob navodi da se one mogu i koriste se u genskoj terapiji kao nosači (vektori) za unos RNA, DNA i CRISPR/Cas9 komponenti u stanice u svrhu editiranja genoma, odnosno genetskog inženjeringa somatskih stanica.

Brod za krstarenje mikrokozmosom

Molekula mRNA, baš kao i one korištene za prekrajanje gena –  sgRNA, odnosno vodič RNA – toliko su velike i osjetljive da na sebi moraju imati lipidni oklop ili “svemirski brod” za putovanje mikrokozmosom ljudskog organizma, nabijenom raznim patrolama. Inače mRNA ne bi preživjela imunosne ćelije, enzime koji bi je razgradili ili prolaz kroz staničnu membranu do ribosoma.

“Znanstvenici su koristili metodu isporuke pomoću sitnih masnih kuglica koje se zovu lipidne nanočestice. One mogu pomoći u sigurnom transportu mRNA u tijelo, bez degradacije mRNA. mRNA cjepiva protiv Covida-19 koriste lipidne nanočestice za isporuku formula cjepiva ciljanim stanicama. Vjerojatno je da će bilo koje buduće ‘superherojsko’ cjepivo proizvedeno pomoću genomske medicine također koristiti metodu isporuke mRNA koja se bazira na masnoj ovojnici. Za sada je ovo teorijska ideja”, navode naši sugovornici u Health Desku.

Zato se lipidni shuttle spominje i u opisu Ashleyjevog superherojskog cjepiva.

Da bi se osiguralo da uređivači gena sigurno dođu do pravih organa i da se ne unište putem zbog imunološkog sustava tijela, prenose se ciljanjem inaktiviranih virusa ili se upakirani u lipide (čestice masti) šalju na točno odredište. Lipidnu tehniku koristi Pfizer-BioNTech za pakiranje svog cjepiva protiv Covida-19.

Od masne sfere do magične kugle

Časopis Chemical & Engieneering News povodom puštanja Covid-19 mRNA cjepiva na tržište objavio je prikaz podugačke povijesti lipidne nanočestice (prikazana OVDJE). Promjera je 60 to 100 nanometara, što je stoti dio veličine prosječne ljudske stanice. Naziva je se i neopjevanim herojem mRNA tehnologije, a onda i genske terapije obećava Ashley, premda je prvo odobrenje dobila 2018. godine kao nosač molekule siRNA.

Priča počinje osamdesetih, kada su znanstvenici eksperimentirali s dostavom opasnih lijekova u stanice tumora putem liposoma – masnih sfera. Pakiranjem lijekova u  šupljinu liposomske kapsule nastojao se izbjeći doticaj toksičnih sastojaka lijeka i ostatka organizma. Jedan od znanstvenika koji je radio na liposomima bio je i Pieter Cullis, danas profesor molekularne biologije i biokemije na kanadskom Sveučilištu u Britanskoj Kolumbiji.

Apetiti su vremenom narasli do ideje o unosu mRNA u stanice, tj. ciljanu terapije dostavom naredbe staničnim tvornicama za kreaciju željenog proteina. No, isporuka mRNA je bila daleko kompliciranija od dostave lijekova u ćeliju tumora, jer se radi o puno većoj molekuli.

Od osamdesetih naovamo su tako konstruirane i isprobane brojne lipidne nanočestice. No, osim što je bilo teško doći do sastojaka, desetljećima su te nanočestice padale prilikom testiranja na životinjama ili ljudima. Ili bi njene komponente bile toksične ili bi dostava mRNA, nakon uspjeha kod staničnih kultura u petrijevoj zdjelici, propala kada bi se pokušala izvršiti u stanicu živog organizma.

Četiri sastojka

Lipidna nanočestica ima samo četiri sastojka. Jedan je kolesterol, a preostala tri su u deklaraciji Pfizerovog cjepiva označena kraticama za komplicirane kemijske spojeve, koje smo već spominjali u kontekstu sastava te vakcine: ALC-0315 i ALC-0159 te DSPC.

ALC-0315 je kratica ionizibilnog kationskog lipida, kojeg je krajem devedesetih uspio sintetizirati upravo Pieter Cullis. Kako je objasnio, trajno pozitivno nabijeni lipidi su toksični i kidaju stanične membrane. Cullisu je uspjelo sintetizirati lipid pozitivnog naboja u kiselom okolišu, koji je neutralan kada se nađe u krvi. Pozitivni naboji ovog lipida vežu se na negativno nabijenu okosnicu mRNA i otpuštaju je tek kad se nađu u kiselom okolišu. Takav okoliš pronalaze u endosomu, strukturi na membrani stanice, koja je svojevrsni prihvatni i distribucijski centar prilikom unosa tvari u stanicu. Tek kada stanica nanočesticu, zajedno sa mRNA, “pojede” na ovaj način – lipid mijenja svoj naboj, nanočestica mijenja oblik i mRNA se otpušta. Ostaci nanočestice se razgrađuju i izlučuju iz tijela.

Prijavite se na F-zin, Faktografov newsletter

No, i nakon sinteze ovog lipida, čestica još godinama bila toksična. To se tumačilo trećim sastojkom: pegiliranim lipidom. On je u Pfizerovom cjepivu označen kraticom ALC-0159 označava lipid koji, među ostalim, pomaže u stabilizaciji čestice i štiti je od imunog sistema. ALC-0159 sadrži polietilen glikol (PEG), sastojak koji se koristi u mnogim zubnim pastama, lijekovima, šamponima i drugim proizvodima kao zgušnjivač, nosač vlage i otapalo. Kod nekih osoba može izazvati ozbiljnu alergijsku reakciju. I njegov problem godinama je bio što “predobro” štiti od vanjskih utjecaja, odnosno nije dopuštao razgradnju u potrebnom trenutku, kao ni otpuštanje mRNA.

Tu je i fosfolipid (DSPC), koji je uz kolesterol zaslužan za strukturu čestice.

Razvojem lipidne nanočestice postigla se efikasnost u ulasku u stanicu organizma, što je čini sigurnom za primjenu. A zbog uvjetnog odobrenja za mRNA cjepiva, procvala je i industrija sinteze sastojaka za LNP.

Koliko smo daleko od “superherojskih cjepiva”?

Genetski inženjering postojao je i prije CRISPR Cas9, ali nije bio ovako učinkovit. U kombinaciji sa zbilja brzim iščitavanjem genoma, programiranjem CRISPR-Cas9 molekula i uspješnom sintezom njenih nosača, nije teško zamisliti zamjenu “pokvarenih” gena ispravnima. Međutim, neki nisu uvjereni u Ashleyjeve rokove (IFLScience). Močibob tvrdnje koje se spominju u člancima iz Daily Mail i The European smatra vrlo spekulativnim, pa čak i vrlo vjerojatno neostvarivim.

“Problem svake genske terapije je postići visok stupanj zamjene gena u velikom broju ili većini stanica pogođenog tkiva ili organa, i to se neće tako brzo promijeniti. To znači da je genska terapija daleko od ‘univerzalnog rješenja’ čak i za bolesti kod kojih je genetska komponenta glavna komponenta oboljenja. Primjerice, ako imate defektni gen koji uzrokuje neki kardiološki problem, taj defektni gen prisutan je u 100 % srčanih stanica. U tom slučaju, da bi genska terapija funkcionirala, trebalo bi biti dovoljno da se u niskom postotku stanica defektni gen zamijeni. To je malo vjerojatno da će biti zadovoljeno i primjenjivo je kod mnogih bolesti”, navodi Močibob.

Idealna meta

No problemi tu ne staju. I sam Ashley navodi da je bolest koju je Doudna riješila genskom terapijom – idealna meta, odnosno “lowest hanging fruit“. Močibob ističe da se prilikom spomena Alzheimerove bolesti i transtiretinske amiloidoze povlače pogrešne paralele.

“Iako obje bolesti spadaju u amiloidoze, što znači da su posljedica ili obilježene patološkim nakupinama amiloida, te dvije bolesti su nepovezane. Za Alzheimer je karakteristično nakupljanje plakova Amiloida beta (Aβ), koji nastaje u mozgu, u moždanom tkivu. U prijevodu – morali bi ‘vakcinu’ ili gensku terapiju aplicirati direktno u mozak, zbog krvno-moždane barijere. U članku objavljenom u NEJM-u ciljni organ za editiranje genoma je jetra, koja je puno ‘pristupačnija’ za terapeutsku intervenciju”, navodi on.

Osim toga, napominje, unos ili prepravljanje gena prema genima vrhunskih sportaša ili olimpijaca neće nužno “obične ljudi” pretvoriti u superljude. Iako vrhunski sportaši sigurno imaju neke genetske predispozicije, za njihove rezultate zaslužne su godine napornog rada i treniranja. Prema Močibobu, pristup prepravljanja gena prema “supergenima” dvojben je u smislu terapeutske strategije.

“Unos takvih gena u bolesno srce, pluća ili mišić ne garantira transformaciju u ‘supersrce’, jer vrlo vjerojatno su ti geni morali biti prisutni od početka, možda čak od fetalnog perioda da bi uz trening i odgovarajuću stimulaciju fizičkom aktivnošću omogućiti razvoj u ‘superorgan’ ili organ natprosječnih osobina”, zaključuje Močibob.

Na ovu temu možemo zaključiti služeći se riječima doktorice Mutaganzwe: “Najnovije tehnologije u molekularnoj biologiji, moderni enzimi za uređivanje gena, dali su znanstvenicima sposobnost manipulacije genomom, dopuštajući biološka istraživanja potencijalno spasonosnih tretmana. Ove se tehnologije ne koriste u razvoju ili proizvodnji cjepiva protiv COVID-19.”

Imate prijedloge, pohvale ili kritike? Uočili ste neku izjavu za koju vjerujete da bi je Faktograf trebao obraditi? Sumnjate u točnost viralnih objava na društvenim mrežama? Pišite nam na [email protected] ili nas kontaktirajte putem Twittera ili Facebooka.

Faktograf.hr koristi kolačiće za pružanje boljeg korisničkog iskustva i funkcionalnosti. Cookie postavke mogu se kontrolirati i konfigurirati u vašem web pregledniku. Nastavkom pregleda web stranice Faktograf.hr slažete se s korištenjem kolačića.