Нақтырақ айтқанда, Нобель сыйлығы РНҚ вакцинасының идеясы үшін берілмеді. Оларды өткен ғасырдың 80-жылдарының аяғынан бастап құрастыруға тырысқан. Қауіпсіз РНҚ вакциналарының пайда болуы молекулалық және жасушалық биологиядағы жаңалықтарды қажет етті.
Кез келген вакцина иммундық жүйеге патогеннің (қоздырғыштың) үлгісін көрсетеді - бактерия немесе вирус - патоген денеде пайда болған кезде иммунитет дереу күресуге кірісуі керек. Вакцина инактивацияланған («өлген») вирус түрінде болуы мүмкін - оның өзі зиян келтіре алмайды, бірақ иммундық жүйе оны есте сақтайды, немесе иммундық жасушалар мен ақуыздар жақсы танитын вирустың белгілі бір фрагментін көрсете алады. Фрагмент - вирустық ақуыз немесе ақуыз бөлігі; оларды биотехнологиялық әдістермен өндіруге болады. Бірақ кез келген ақуыз ДНҚ-да кодталған. Вирустық ақуызы бар ДНҚ-ны ағзаға енгізгеннен кейін дене жасушалары иммунитет үшін вакцина ақуызын синтездейді - ДНҚ вакциналары осылай жұмыс жасайды.
Алайда ДНҚ-да кодталған ақуыз бен ақуыздың өзінің арасында ақпараттық (матрицалық) мРНҚ болады. ДНҚ-дан алынған ақпарат мРНҚ-ға көшіріледі, өйткені ақуыз синтезін жүзеге асыратын жасуша-ішілік органоид тек мРНҚ-дан ақпаратты оқи алады.
Сонымен, РНҚ вакцинасы вакцина ақуызын немесе оның фрагментін кодтайтын мРНҚ молекулаларын ағзаға енгізуді қамтиды. ДНҚ және РНҚ вакциналарының өз артықшылықтары бар: вирустық ақуыздарды иммундық жүйеге өз жасушаларымыз ұсынған кезде, жүйе не істеу керектігін жақсы түсінеді. Ал РНҚ вакциналарының ДНҚ вакциналарынан артықшылығы: РНҚ вакцинасы ақуыз синтезін бірден бастауға мүмкіндік береді.
Ақуыз коды – нуклеин қышқылындағы төрт генетикалық әріптен немесе төрт азотты негіздерден тұратын тізбек. ДНҚ-да бұл аденин (А), тимин (Т), гуанин (G) және цитозин (С). РНҚ-да аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) және РНҚ-да тиминді алмастыратын урацил (U) бар. Қажетті фермент пен шикізат болған жағдайда, зертханада ДНҚ үлгісінен мРНҚ-ны шексіз синтездеуге болады. Бірақ егер мРНҚ-ны синтездеуден кейін,оны реакциялық қоспадан тазартып, ағзаға енгізсек, қабыну пайда болып РНҚ бұзылады. Біздің жасушаларымыз үнемі мРНҚ-ны ұлкен мқлшерде синтездейді, бірақ ешқандай қабынуға ұшырамайды. Бұл зертханалық мРНҚ табиғидан қандай да бір түрде ерекшеленетінін білдіреді.
Каталин Карико (Katalin Karikó) мен Дрю Вайсманның (Drew Weissman) Нобель сыйлығын ұтып алған зерттеулері дәл осы жерден басталады. Карико мен Вайсман қандай иммундық жасушалар мен рецепторлардың зертханалық мРНҚ-ға тітіркенетіндігін және мРНҚ құрамындағы тітіркенішті тапты. МРНҚ-да (тек мРНҚ ғана емес) кейбір азотты негіздер химиялық түрде өзгертілгені бұрыннан белгілі. Мысалы, белгілі бір жерде цитозинге метил тобы қосылып, ол метилцитозинге айналады. Бұл генетикалық мәтіннің мағынасына әсер етпейді, яғни ақуыз синтездейтін аппарат метилцитозинмен цитозинмен жұмыс істегендей жұмыс істейді; басқа генетикалық әріптер де сол сияқты. Карико мен Вайсман анықтағандай, мРНҚ-ның модификациясы иммундық жүйені тыныштандырады, дәлірек айтсақ, оның РНҚ-ға бөгде және қауіпті молекула ретінде әрекет етуіне жол бермейді.
Модификациялау тек қабынуды ғана болдырмайды емес, модифицирленген мРНҚ-да модифицирленбеген мРНҚ-ға қарағанда әлдеқайда көп ақуыз синтезделеді. Вакциналық мРНҚ үшін иммундық жүйе дәл нені тануы керектігін түсінуі үшін оған көбірек ақуыз синтезделуі маңызды. Осылайша, РНҚ-дағы генетикалық әріптердің модификациясы туралы ақпарат екі есе пайдалы болды.
Карико мен Вайсманның жұмысы өмірдегі мәселелердің ғылыми жаңалықтарға, ал ғылыми жаңалықтар биотехнологиядағы прогреске әкелетінінің мысалы болып табылады. МРНҚ-ны иммундық жүйеге таныстыратын және ақуыз синтездейтін органоидтарға көбірек ақуыз өндіруге көмектесетін ақпараттық РНҚ-ның молекулалық құпиялары жақында SARS-CoV-2 эпидемиясы кезінде өте пайдалы болды. Жаңа коронавирус РНҚ вакциналарының дамуына үлкен түрткі болды, ол көп ұзамай биотехнологиялық нарыққа шықты. Коронавирустың серпіні әлі сөнген жоқ, РНҚ вакциналарын жасаушы компаниялар жақын арада мұндай вакциналарды безгек, туберкулез және Эбола сияқты бірқатар жұқпалы ауруларға қарсы құрастыруға уәде береді.
Каталин Карико и Дрю Вайссман.