Idén Karikó Katalin magyar biokémikusnak és Drew Weissman amerikai kutatóorvosnak ítélték meg az orvosi-élettani Nobel-díjat, amiért áttörő felfedezésük hatásos mRNS-oltásoknak és -terápiáknak ágyazott meg, amiket sikerrel vetettek be a covidjárvány során. A kutatók a 2000-es években jöttek rá, hogy az RNS egy uridinnek nevezett nukleozidbázisának pszeudouridinre történő módosítása stabilizálja a molekulát és biztosítja, hogy a szervezet ne kedvezőtlen immunválaszt váltson ki ellene.

A Cambridge-i Egyetem kutatóinak szerdán a Nature folyóiratban közölt tanulmánya szerint ennek a módosításnak lehet egy árnyoldala is: az mRNS-t a sejtjeinkben fehérjékké lefordító molekuláris gépezet a pszeudouridin jelenléte miatt még ha ritkán is, de hibázhat, aminek következében az előállított fehérjék egy kis része nem várt szerkezetű lesz. Thomas Mulroney és kollégái ezt a Pfizer-BioNTech covid elleni mRNS-oltásánál is dokumentálták, de szerintük semmi nem utal arra, hogy a jelenségnek káros mellékhatásai lennének – ezt a Qubitnek megerősítette egy immunológus professzor is, aki nem vett részt a kutatásban.

„Tudjuk, hogy 800 millió dózist adtak be ezekből a vakcinákból, és nem találunk semmi bizonyítékot arra, hogy ez a mechanizmus bármilyen káros hatást gyakorolt volna” – mondta a kutatás egyik vezetője, James Thaventhiran, a Cambridge-i Egyetem MRC Toxikológiai Csoportjának immunológusa a publikálás előtt rendezett sajtótájékoztatón. A szakember szerint ugyanígy nem tudtak kimutatni semmilyen negatív következményt az általuk vizsgált, a Pfizer-BioNTech vakcinájával oltott 21 embernél sem. A kutatás másik vezetője, Anne Willis biokémikus elmondta, ha bármilyen probléma fennállna, az már az oltások korai klinikai vizsgálata során kiderült volna.

Thaventhiran azt állítja, nagyon fontos, hogy eljusson az oltásokkal szemben kételkedőkhöz az az üzenet, hogy vannak olyanok, akik aktív kutatásokat folytatnak annak érdekében, hogy jobbá tegyék a vakcinákat. „Közel egy évvel ezelőtt mutattuk be ezeket az eredményeket az MHRA-nek [ez a brit gyógyszerfelügyeleti hatóság] és állandó kommunikációban vagyunk a brit szabályozótestülettel” – mondta, most pedig rajtuk és a biotechnológiai vállalatokon a sor, hogy mit tesznek ezzel az információval. Bár kísérletileg nem vizsgálták, a módosítás megléte miatt a jelenség valószínűleg a Moderna mRNS-vakcináját is érinti.

A kereteltolódásnak (frameshifting) nevezett jelenség során az aminosavak láncolatából álló fehérjék szintézisét végző riboszómák a módosított nukleozidbázis miatt megállhatnak, majd +1 irányba elcsúszhatnak. Ez megváltoztathatja, miként olvasódik le az RNS-ről egy újabb kodon, vagyis a lánc következő aminosavát kódoló nukleotid hármas, ahhoz hasonlóan, ahogy az „ÍME EGY RNS” mondat az első betű elhagyásával („MEE GYR NS-”) értelmét veszti. A kutatók szerint ha az általuk tervezett algoritmussal megváltoztatják az mRNS szekvenciájának egyes részeit, a probléma könnyen elkerülhető.

A felfedezésnek elsősorban jövőbeli mRNS-terápiáknál lehet jelentősége, különösen azoknál, amelyek valamilyen célból emberi fehérjéket szeretnének előállítani, például egy enzim pótlására. „Ez a technológia lenyűgöző, és egy forradalmi új gyógyszerplatform lesz rengeteg különböző dologra, amit most még biztonságosabbá tettünk” – mondta Willis.

Kizárták az alternatív lehetőségeket

„Ez egy jó kutatás, és az adatok meggyőzők arra vonatkozóan, hogy a +1 irányú kereteltolódás megtörténhet” – írta a Qubit e-mailben küldött kérdésére Marc Veldhoen holland immunológus, a Lisszaboni Egyetem professzora és az intézmény immunszabályozást kutató laborjának vezetője. A szakember szerint korábbi vizsgálatok valószínűleg azért nem figyeltek fel erre a hatásra, mert a Pfizer-BioNTech mRNS-oltás által generált kereteltolódott fehérjék száma százalékosan alacsony.

Eddig egyetlen kutatás sem vizsgálta ilyen mélységben, hogy milyen hatást gyakorol a fehérjeszintézisre a nukleozid módosítása. A kutatók a kereteltolódás jelenségét in vitro kísérletekben és sejtkultúrákban igazolták először, ahol azt találták, hogy az N1-metilpszeudouridin jelenléte a normál RNS-nukleozidokhoz és más nukleozid-módosításokhoz képest jelentősen növeli a kereteltolódások számát.

„A szerzők gondosan ügyeltek arra, hogy kizárjanak más lehetőségeket, például hibás transzkripciót [a DNS RNS-é történő átírását], vagy túl gyors transzlációt [az mRNS fehérjékké fordítását]. Bár nem lehetséges mindent kizárni, a kereteltolódás lejátszódása a legvalószínűbb” – írta az immunológus a jelenségről, amely a saját RNS-ünk lefordítódása során is előfordulhat a sejtjeinkben.

Nem kell káros hatásoktól tartani

Ezután megnézték, hogy a kereteltolódás kimutatható-e a Pfizer-BioNTech BNT162b2 vakcinájával oltott egerekben. Mint kiderült, kimutatható, és az adaptív immunrendszer T-sejtjei reagálnak is ezekre a kereteltolódott fehérjemolekulákra. A kutatók később 21, korábban Pfizerrel oltott embert hasonlítottak össze 20 másikkal, akik az Astrazeneca ChAdOx1 adenovírus-vektorvakcináját kapták. Ahogy várták, csak az előbbi csoportnál találtak a kereteltolódott fehérjék elleni immunválaszt.

„Ez azt jelenti, hogy nem mindegyik fehérjéből lesz teljes tüskefehérje [amit a SARS-CoV-2 vírus a sejtbe jutásra használ, és amely ellen immunválaszt generálnak az oltások]. Fontos, hogy legalább 92 százalékuk megfelelően tekeredik fel” – írta Veldhoen, vagyis az oltás által generált fehérjék túlnyomó többsége a kívánt háromdimenziós szerkezetet éri el. Az immunológus szerint azoktól, amik viszont nem, nem kell tartani.

„Ez egy idegen fehérje, így nem várható semmilyen káros hatás, és ilyet nem is jelentettek. Az extra fehérjék léteznek, a T-sejtek és vélhetően az antitestek is reagálnak rájuk, de ez nem okoz bajt, mert ezek a fehérjék nem hasonlítanak a sajátjainkra” – vélekedik a szakember. Emiatt az oltásokkal generált fehérjéknél nem állhat fenn az autoimmunitás kockázata, bár tart attól, hogy az oltásellenesek így próbálják majd értelmezni a felfedezést.

A kutató szerint az autoimmunitás kérdése olyan, jövőbeli mRNS-terápiáknál jöhetne a képbe, amik a testünk saját fehérjetermelését kívánják kiegészíteni, például egy inzulinhoz hasonló hormon esetén. Ebben az esetben ezek olyan új célpontokat is generálhatnak, amik keresztreakciókba lépnének a saját fehérjéinkkel. „Ezért fontos ez a tanulmány, és ezért kell ezzel a kérdéssel foglalkozni” – reagálta Veldhoen.

Gyors és egyszerű megoldást találtak

Mulroney és munkatársai azt is megvizsgálták, hogy milyen mechanizmus okozza a riboszóma kereteltolódását. Kísérleteik alapján arra jutottak, hogy a háttérben a riboszóma N1-metilpszeudouridin által okozott megállása áll, és maga a kereteltolódás az mRNS két, „csúszós szekvenciának” (slippery sequences) nevezett szakaszán történik. Miután ezeket azonosították, meg is tudták változtatni őket, anélkül, hogy az mRNS által kódolt információt módosították volna.

A Qubit kérdésére, hogy mennyire nehéz kicserélni ezeket a szekvenciaszakaszokat, Willis elmondta, az mRNS technológia azért terjedt el ilyen gyorsan, mert „bármilyen szekvenciát bele lehet rakni, ez a legkönnyebb dolog a világon. Van egy algoritmusunk, ami ki tudja szedni a szekvenciából a kereteltolódási szakaszokat, és utána új RNS-t lehet előállítani.” A szakember szerint ennek semmilyen következménye sincs, mivel különböző, három RNS-nukleotidból álló kodonok kódolhatják ugyanazt az aminosavat, ami a genetikai kód degeneráltságából következik.

Veldhoen elmondta, „a szerzők adatai meggyőzők, és a kezdeti szekvencia megváltoztatása jelentősen le tudja csökkenteni a kereteltolódások lehetőségét”, igaz, véleménye szerint a vizsgálat alatt álló, önsokszorosító RNS (self-amplifying RNA, saRNA) alapú terápiáknál eleve nem lenne szükség ilyen módosításokra.