Yüzlerce bilim insanı, koronavirüs pandemisi bir atılım getirmeden önce onlarca yıldır mRNA aşıları üzerinde çalışmıştı.
1987 sonlarında, Robert Malone bir dönüm noktası deneyi gerçekleştirdi. Bir tür moleküler güveç yaratmak için mesajcı RNA (mRNA) zincirlerini yağ damlacıklarıyla karıştırdı. Bu genetik bamyayla yıkanan insan hücreleri mRNA’yı emdi ve ondan proteinler üretmeye başladı1.
Kaliforniya, La Jolla’daki Salk Biyolojik Araştırmalar Enstitüsü’nde yüksek lisans öğrencisi olan Malone, bu keşfin tıpta geniş kapsamlı bir potansiyele sahip olabileceğini fark ederek, daha sonra imzalayıp tarih attığı bazı notlar aldı. 11 Ocak 1988’de şu notu aldı: Hücreler kendilerine verilen mRNA’dan proteinler üretebilyorsa, “RNA’yı bir ilaç olarak” mümkün olabilirdi. Salk laboratuvarının bir başka üyesi de gelecek nesiller için notları imzaladı. O yılın ilerleyen saatlerinde Malone’un deneyleri, kurbağa embriyolarının bu tür mRNA’yi emdiğini gösterdi. İlk defa biri, mRNA’nın canlı bir organizmaya geçişini kolaylaştırmak için yağ damlacıklarını kullanmıştı.
Bu deneyler, tarihin en önemli ve karlı aşılarından ikisine (Pfizer/BioNTech ve Moderna) doğru bir basamak oldu: dünya çapında yüz milyonlarca insana verilen mRNA tabanlı COVID-19 aşıları. Bu aşıların küresel satışlarının yalnızca 2021’de 50 milyar ABD dolarını aşması bekleniyor.
Ancak başarıya giden yol kolay değildi. Malone’un diğer araştırmacıların çalışmalarından yararlandığı deneylerinden uzun yıllar sonra, mRNA bir ilaç veya aşı olarak kullanılamayacak kadar kararsız ve pahalı olarak görüldü. Düzinelerce akademik laboratuvar ve şirket, mRNA aşılarının yapı taşları olan doğru yağ ve nükleik asit formülünü bulmakla mücadele ederek bu fikir üzerinde çalıştı.
Günümüzün mRNA iğneleri, kimyasal olarak modifiye edilmiş RNA ve onları hücrelere taşımak için farklı yağ kabarcığı türleri de dahil olmak üzere Malone’un laboratuvardaki zamanından yıllar sonra icat edilmiş yeniliklere sahipler (bkz. “aşağıdaki şekil: Bir mRNA COVID aşısının içindekiler”). Yine de kendisine “mRNA aşılarının mucidi” diyen Malone, çalışmalarına yeterince itibar edilmediğini düşünüyor. Nature dergisine, “Tarihin dışına yazıldım” dedi.
Teknolojiye öncülük ettiği için övgüyü kimin hak ettiği konusundaki tartışmalar, ödüller dağıtılmaya başladıkça kızışıyor (ve gelecek ay Nobel ödül duyuruları öncesinde spekülasyonlar daha da yoğunlaşıyor). Ancak yalnızca birkaç bilim insanı ile sınırlı olan resmi ödüller, mRNA’nın tıbbi gelişimine katkıda bulunan birçok kişiyi tanımakta başarısız olacaktır. Gerçekte, mRNA aşılarına giden yol, 30 yılı aşkın süredir yüzlerce araştırmacının çalışmalarına dayanmaktadır.
Hikaye, birçok bilimsel keşfin yaşamı değiştiren yeniliklere dönüşme şeklini aydınlatıyor: onlarca yıllık çıkmaz sokaklar, reddedilmeler ve potansiyel kârlar için verilen mücadeleler, aynı zamanda cömertlik, merak ve şüphecilik ve şüpheye karşı inatçı ısrar. 1980’lerin ortalarında kendi katkısını yapan ve Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nde gelişim biyoloğu olan Paul Krieg, “Bu, uzun bir dizi adım” ve “neyin yararlı olacağını asla bilemezsiniz” diyor.
mRNA’nın başlangıcı
Malone’un deneyleri birdenbire ortaya çıkmadı. 1978 yılına kadar bilim adamları, protein ifadesini indüklemek için mRNA’yı fare3 ve insan4 hücrelerine taşımak için “lipozom” adı verilen yağlı zar yapılarını kullanmışlardı. Lipozomlar, mRNA’yı paketleyip koruyordu ve daha sonra genetik materyali hücrelere vermek için hücre zarlarıyla kaynaşıyordu. Bu deneyler, lipozomlar ve mRNA ile yıllarca süren çalışmalara dayanıyordu; her ikisi de 1960’larda keşfedildi (bkz. “aşağıdaki şekil: mRNA aşılarının tarihi”).
Ancak o zamanlar çok az araştırmacı mRNA’yı tıbbi bir ürün olarak düşünüyordu (en azından genetik materyali laboratuvarda üretmenin henüz bir yolu olmadığı için değil). Bunun yerine, temel moleküler süreçleri sorgulamak için kullanmayı umuyorlardı. Çoğu bilim adamı, mRNA’yı tavşan kanından, kültürlenmiş fare hücrelerinden veya başka bir hayvan kaynağından yeniden tasarladı.
Bu durum, 1984’te, Krieg ve Cambridge, Massachusetts’teki Harvard Üniversitesi’nden moleküler biyologlar Tom Maniatis ve Michael Green tarafından yönetilen gelişimsel biyolog Douglas Melton ve moleküler biyologlar tarafından yönetilen bir ekibin diğer üyeleri, bir virüsten alınan bir RNA-sentez enzimi ve laboratuvarda biyolojik olarak aktif mRNA üretmek5 için diğer araçları kullandıklarında değişti (özünde bugün hala kullanımda olan bir yöntem). Krieg daha sonra laboratuvarda üretilen mRNA’yı kurbağa yumurtalarına enjekte etti ve bunun tıpkı gerçeği gibi çalıştığını gösterdi6.
Hem Melton hem de Krieg, sentetik mRNA’yı esas olarak gen işlevi ve aktivitesini incelemek için bir araştırma aracı olarak gördüklerini söylüyorlar. 1987’de Melton, mRNA’nın protein üretimini hem aktive etmek hem de bloke etmek için kullanılabileceğini keşfettikten sonra, sentetik RNA’yı bloke etmek için kullanmanın yollarını araştırmak ve hastalıkları tedavi etmek için Oligogen, ve daha sonra Gilead Sciences olarak yeniden adlandırılan bir şirketin kurulmasına yardımcı oldu. Aşılar, laboratuvarındaki hiç kimsenin veya işbirlikçilerinin aklında değildi.
Krieg, “Genel olarak RNA, istikrarsızlık konusunda inanılmaz bir üne sahipti” diyor. “RNA’nın etrafındaki her şey dikkatle gizlenmişti.” Bu durum, Harvard’ın Teknoloji Geliştirme Ofisinin neden grubun RNA sentezi yaklaşımının patentini almamayı seçtiğini açıklayabilir. Bunun yerine Harvard araştırmacıları, ayıraçlarını Madison, Wisconsin’deki bir laboratuvar malzemeleri şirketi olan ve RNA sentez araçlarını araştırmacıların kullanımına sunan Promega Corporation’a verdi. Mütevazı telif ücreti ve karşılığında bir kasa Veuve Clicquot Şampanya aldılar.
Patent anlaşmazlıkları
Yıllar sonra Malone, Harvard ekibinin deneyleri için mRNA sentezleme taktiklerini izledi. Ancak, pozitif yük taşıyan ve malzemenin negatif yüklü mRNA omurgasıyla bağlantı kurma yeteneğini artıran yeni bir tür lipozom ekledi. Bu lipozomlar, şu anda California Üniversitesi, Irvine’deki Aşı Araştırma ve Geliştirme Merkezini yöneten biyokimyacı Philip Felgner tarafından geliştirildi.
mRNA’yı insan hücrelerine ve kurbağa embriyolarına iletmek için lipozomları kullanma başarısına rağmen, Malone hiçbir zaman doktora derecesi kazanmadı. Danışmanı Salk gen terapisi araştırmacısı Inder Verma ile arası bozuldu ve 1989’da, San Diego, California’da yeni kurulan bir girişim olan Vical’de Felgner için çalışmak üzere lisansüstü çalışmalarını erken bıraktı. Orada, Wisconsin-Madison Üniversitesi’ndeki meslektaşları ile birlikte lipid-mRNA komplekslerinin farelerde protein üretimini teşvik edebileceğini gösterdiler7.
Sonra işler çirkinleşmeye ve karışmaya başladı. Hem Vical (Wisconsin Üniversitesi ile birlikte) hem de Salk, Mart 1989’da patent başvurusunda bulunmaya başladı. Ancak Salk kısa süre sonra patent talebinden vazgeçti ve 1990’da Verma, Vical’in danışma kuruluna katıldı.
Malone, Verma ve Vical’in ilgili fikri mülkiyetin Vical’e geçmesi için bir arka oda (gizli) anlaşması yaptığını iddia ediyor. Malone, birkaç mucit arasında bir mucit olarak listelenmişti, ancak artık, Salk tarafından verilen herhangi bir patentten elde edeceği gibi, sonraki lisans anlaşmalarından kişisel olarak kâr elde etmeye devam etmiyordu. Malone’un vardığı sonuç: “Aklımın ürünleriyle zengin oldular.”
Verma ve Felgner, Malone’un suçlamalarını kategorik olarak reddediyorlar. Verma, Nature‘a “Tamamen saçmalık” dedi. Patent başvurusunu düşürme kararının Salk’ın Teknoloji Transfer Ofisine ait olduğunu söylüyor. (Verma, inkar etmeye devam ettiği cinsel taciz iddialarının ardından 2018’de Salk’tan istifa etti.)
Malone, Ağustos 1989’da Felgner ile “bilimsel yargı” ve “entelektüel katkılarıma verilen değer” konusundaki anlaşmazlıkları gerekçe göstererek Vical’dan ayrıldı. Tıp fakültesini bitirdi ve mRNA aşıları üzerine araştırma yapmaya devam etmeye çalıştığı, ancak finansman sağlamak için mücadele ettiği akademide çalışmadan önce bir yıl klinik eğitim aldı. (Örneğin 1996’da, mevsimsel koronavirüs enfeksiyonlarıyla savaşmak için bir mRNA aşısı geliştirmek için Kaliforniya eyalet araştırma ajansına finansman için başvuruda bulundu ancak projesi kabul edilmedi). Malone bunun yerine DNA aşılarına ve dağıtım teknolojilerine odaklandı.
2001 yılında ticari işlere ve danışmanlığa geçti. Ve son birkaç ayda, araştırmasının olanaklı hale gelmesine yardımcı olduğu mRNA aşılarının güvenliğine alenen saldırmaya başladı. Malone, örneğin, aşılar tarafından üretilen proteinlerin vücut hücrelerine zarar verebileceğini ve aşının risklerinin çocuklar ve genç yetişkinler için yararlarından daha fazla olduğunu söylüyor (diğer bilim adamları ve sağlık yetkililerince defalarca red edilen şeyşer).
Üretim zorlukları
1991 yılında Vical, dünyanın en büyük aşı geliştiricilerinden biri olan ABD firması Merck ile milyonlarca dolarlık bir araştırma işbirliği ve lisans anlaşması imzaladı. Merck bilim adamları, bir grip aşısı oluşturmak amacıyla farelerde mRNA teknolojisini değerlendirdi, ancak daha sonra bu yaklaşımı terk etti. Artık aşı araştırma konularında şirketlere danışan eski bir Merck bilim adamı olan Jeffrey Ulmer, “Üretimin maliyeti ve fizibilitesi bizi biraz duraklattı” diyor.
Fransa’nın Strasbourg kentinde bulunan Transgène adlı küçük bir biyoteknoloji firmasındaki araştırmacılar da aynı şekilde hissettiler. 1993 yılında, endüstriyel ve akademik ortaklarla birlikte çalışan Pierre Meulien liderliğindeki bir ekip, bir lipozomdaki bir mRNA’nın farelerde spesifik bir antiviral bağışıklık tepkisi ortaya çıkarabileceğini gösteren ilk kişi oldu8. (Bir başka heyecan verici gelişme 1992’de, La Jolla’daki Scripps Araştırma Enstitüsü’ndeki bilim adamları, sıçanlarda eksik bir proteini metabolik bir bozukluğu tedavi etmek için mRNA’yı kullandıklarında geldi9. Ancak bağımsız laboratuvarların benzer bir başarıyı bildirmesi neredeyse yirmi yıl alacaktı.)
Transgen araştırmacıları buluşlarının patentini aldılar ve mRNA aşıları üzerinde çalışmaya devam ettiler. Ancak şu anda Brüksel merkezli bir kamu-özel kuruluşu olan Yenilikçi İlaçlar Girişimi’nin başkanı olan Meulien, platformu optimize etmek için en az 100 milyon Euro’ya (119 milyon ABD Doları) ihtiyacı olduğunu tahmin ediyordu ve böyle “zor, yüksek riskli” bir girişim için bu kadar parayı patronlardan soramazdı. Patent, Transgène’in ana firmasının, onu aktif tutmak için gereken ücretleri ödemeyi bırakmaya karar vermesinden sonra sona erdi.
Meulien’in grubu, Merck ekibi gibi, bunun yerine DNA aşılarına ve diğer vektör tabanlı dağıtım sistemlerine odaklanmaya başladı. DNA platformu nihayetinde veterinerlik uygulamaları için birkaç lisanslı aşı sağladı (örneğin balık çiftliklerinde enfeksiyonları önlemeye yardımcı oldu). Ve daha geçen ay, Hindistan’da, COVID-19’u önlemeye yardımcı olmak için dünyanın ilk insan kullanımı için DNA aşısına acil durum onayı verildi. Ancak tam olarak anlaşılmayan nedenlerden dolayı, DNA aşılarının insanlarda başarı bulması yavaş olmuştur.
Yine de endüstrinin DNA teknolojisi etrafındaki uyumlu çabasının RNA aşıları için de faydaları olduğunu savunuyor Ulmer. Üretimle ilgili hususlardan ve düzenleyici deneyimden dizi tasarımlarına ve moleküler içgörülere kadar, “DNA’dan öğrendiğimiz birçok şey doğrudan RNA’ya uygulanabilir” ve “RNA’nın başarısı için temel oluşturdu.” diyor.
Süregelen mücadele
1990’larda ve 2000’lerin çoğunda, mRNA üzerinde çalışmayı düşünen hemen hemen her aşı şirketi, kaynaklarını başka bir yere yatırmayı seçti. Geleneksel görüş, mRNA’nın bozulmaya çok meyilli olduğu ve üretiminin çok pahalı olduğu yönündeydi. 30 yıl önce bir tür ‘kendi kendini çoğaltan’ RNA aşısının öncülüğünü yapan Stockholm’deki Karolinska Enstitüsü’nden bir virolog olan Peter Liljeström, “Sürekli bir mücadeleydi” diyor.
1989’da Austin, Teksas’ta ilk RNA odaklı laboratuvar malzemeleri şirketlerinden biri olan Ambion’u kuran Matt Winkler, “RNA ile çalışmak çok zordu” diyor. aşı için birine RNA enjekte etseydin yüzüne gülerdim.”
mRNA aşısı fikri, onkoloji (kanser) çevrelerinde, hastalığı önlemekten ziyade terapötik bir ajan olarak da olsa daha olumlu bir kabul gördü. Gen terapisti David Curiel’in çalışmasından başlayarak, birkaç akademik bilim insanı ve yeni kurulan şirket, mRNA’nın kanserle savaşmak için kullanılıp kullanılamayacağını araştırdı. mRNA, kanser hücreleri tarafından ifade edilen proteinleri kodluyorsa, o zaman onu vücuda enjekte etmek, bağışıklık sistemini bu hücrelere saldırmak için eğitebilirdi.
Şimdi Missouri, St Louis’deki Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde olan Curiel, farelerde bir miktar başarı elde etti10. Ancak Ambion’a ticarileştirme fırsatları hakkında yaklaştığında, firmanın kendisine “Bu teknolojide herhangi bir ekonomik potansiyel görmüyoruz” dediğini belirtiyor.
Başka bir kanser immünologu, 1997’de ilk mRNA terapötik şirketinin kurulmasına yol açan daha fazla başarı elde etti. Eli Gilboa, bağışıklık hücrelerinin kandan alınmasını ve onları tümör proteinlerini kodlayan sentetik mRNA’yı almaya ikna etmeyi önerdi. Hücreler daha sonra, gizlenen tümörlere saldırmak için bağışıklık sistemini düzenleyebilecekleri vücuda geri enjekte edilecekti.
Gilboa ve Kuzey Karolina Durham’daki Duke Üniversitesi Tıp Merkezi’ndeki meslektaşları bunu farelerde gösterdiler11. 1990’ların sonlarında, insan denemelerini başlattılar ve Gilboa’nın ticari yan ürünü Merix Bioscience (daha sonra Argos Therapeutics olarak değiştirildi ve şimdi CoImmune olarak adlandırıldı), kısa süre sonra kendi klinik araştırmalarını izledi. Yaklaşım birkaç yıl öncesine kadar umut verici görünüyordu; son aşama aday aşı büyük bir denemede başarısız oldu; artık büyük ölçüde modası geçmişti.
Ancak Gilboa’nın çalışmasının önemli bir sonucu oldu. Bugün var olan en büyük mRNA şirketlerinden ikisi olan Alman CureVac ve BioNTech şirketlerinin kurucularına mRNA üzerinde çalışmaya başlamaları için ilham verdi. Hem CureVac’tan Ingmar Hoerr, hem de BioNTech’ten Uğur Şahin, Nature‘a verdikleri demeçte Gilboa’nın yaptıklarını öğrendikten sonra aynı şeyi yapmak istediklerini, ancak mRNA’yı doğrudan vücuda vererek istediklerini söylediler.
Şimdilerde Florida’daki Miami Miller Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde olan Gilboa, “Kartopu etkisi oldu” diyor.
Küçük firmaların kurulması hızlandı
Hoerr başarıya ulaşan ilk kişiydi. Almanya’daki Tübingen Üniversitesi’ndeyken, 2000 yılında doğrudan enjeksiyonların farelerde bir bağışıklık tepkisi ortaya çıkarabileceğini bildirdi12. O yıl CureVac’ı (ayrıca Tübingen’de yerleşik) kurdu. Ancak çok az bilim insanı veya yatırımcı ilgilendi. Hoerr’ın erken dönem fare verilerini sunduğu bir konferansta, “ilk sırada ayakta duran Nobel ödüllü bir kişi, ‘Bu bize burada söylediğiniz şey tamamen boktan – tamamen boktan’ dedi. (Hoerr Nobel ödüllü isim vermeyi reddetti.)
Sonunda para aktı. Ve birkaç yıl içinde insan testleri başladı. O sırada şirketin baş bilim sorumlusu Steve Pascolo, ilk çalışan kişi idi: kendisine mRNA enjekte etti13 ve bacağında bir dermatoloğun analiz için biyopsileri aldığı kibrit başı büyüklüğünde beyaz yara izleri hala var. Deri kanserli insanlar için tümöre özgü mRNA’yı içeren daha resmi bir deneme, kısa bir süre sonra başladı.
Şahin ve immünolog eşi Özlem Türeci de 1990’ların sonlarında mRNA’yı incelemeye başladılar, ancak bir şirket kurmak için Hoerr’den daha uzun süre beklediler. 2007’de milyarder yatırımcılara ticari bir plan sunmadan önce, Almanya’daki Johannes Gutenberg Üniversitesi Mainz’de çalışarak patentler, belgeler ve araştırma hibeleri kazanarak uzun yıllar teknolojiye bağlandılar. “İşe yararsa, çığır açıcı olacak” dedi Şahin. 150 milyon € başlangiç parası aldı.
Aynı yıl, RNARx adlı yeni bir mRNA girişimi daha mütevazı bir meblağ aldı: ABD hükümetinden küçük işletme hibe fonu olarak 97.396 dolar. Şirketin kurucuları, biyokimyacı Katalin Karikó ve her ikisi de o zamanlar Philadelphia’daki Pennsylvania Üniversitesi’nde (UPenn) bulunan immünolog Drew Weissman, bazılarının şu anda önemli bir bulgu olarak söylediği şeyi yapmışlardı: mRNA kodunun bir kısmını değiştirmek (modifiye etmek), sentetik mRNA’nın hücrenin doğuştan gelen bağışıklık savunmasının uyanmasına engel olur.
Temel öngörüler
Her ne kadar hibe kurumları onun fon başvurularını geri çevirmeye devam etse de, Karikó mRNA’yı bir ilaç platformuna dönüştürmek amacıyla 1990’lar boyunca laboratuvarda çalıştı. 1995’te, tekrar tekrar reddedildikten sonra, kendisine UPenn’de iki seçenek sunuldu: ya bu üniversiteden ayrılmak veya tenzl-i rutbeyi ve maaş kesintisini kabul etmek. Kalmayı ve azimli arayışına devam etmeyi seçti, Malone’un protokollerinde iyileştirmeler yaptı14 ve hücreleri terapötik önemi olan büyük ve karmaşık bir protein üretmeye teşvik etmeyi başardı15.
Katalin, 1997’de UPenn’de yeni bir laboratuvara başlayan Weissman ile çalışmaya başladı. Birlikte HIV/AIDS için mRNA tabanlı bir aşı geliştirmeyi planladılar. Ancak Karikó’nun mRNA’ları, farelere enjekte edildiklerinde büyük enflamatuar reaksiyonlara neden oldu.
O ve Weissman kısa süre sonra bunun nedenini anladılar: sentetik mRNA, patojenlerden gelen tehlike sinyallerine ilk yanıt verenler olarak hareket eden, Toll benzeri reseptörler olarak bilinen bir dizi bağışıklık sensörünü uyandırıyordu16. 2005’te ikili, mRNA’nın nükleotidlerinden biri olan üridin üzerindeki kimyasal bağları psödoüridin adı verilen bir analog (benzer) ile değiştirdiklerinde, vücudun mRNA’yı düşman olarak algılamasını engellediğini bildirdiler17.
O zamanlar çok az bilim adamı, bu modifiye edilmiş nükleotitlerin terapötik değerini kabul etti. Ancak bilim dünyası çok geçmeden bu modifikasyonun potansiyelinin farkına vardı. Eylül 2010’da, o zamanlar Massachusetts’teki Boston Çocuk Hastanesi’nde kök hücre biyoloğu olan Derrick Rossi liderliğindeki bir ekip, modifiye mRNA’ların deri hücrelerini önce embriyonik kök hücrelere ve daha sonra kasılan kas dokusuna dönüştürmek için nasıl kullanılabileceğini açıkladı18. Bulgu bir sıçrama yaptı. Rossi, Time dergisinde 2010’un “önemli insanları” arasında yer aldı. Cambridge’de bir start-up olan Moderna’yı kurdu.
Moderna, UPenn’in 2006 yılında Karikó ve Weissman’ın buluşu için sunduğu modifiye edilmiş mRNA patentlerini lisanslamaya çalıştı. Ama çok geçti. UPenn, RNARx ile bir lisans anlaşmasına varamayıp hızlı bir ödeme yapmayı tercih etmişti. Şubat 2010’da, Madison’daki küçük bir laboratuvar reaktifleri tedarikçisine münhasır patent hakları verdi. Şimdi Cellscript olarak adlandırılan şirket, anlaşmada 300.000 dolar ödedi. COVID-19 için ilk mRNA aşılarının yaratıcıları olan Moderna ve BioNTech’ten yüz milyonlarca dolar alt lisans ücreti almaya devam edecek. Her iki ürün de modifiye mRNA içermektedir.
Bu arada RNARx, küçük işletme hibe finansmanında 800.000 dolar daha kullandı ve 2013’te, Karikó’nun BioNTech’e katıldığı sıralarda (UPenn’de izin alarak) faaliyetlerini durdurdu.
Psödoüridin tartışması
Araştırmacılar hala Karikó ve Weissman’ın keşfinin başarılı mRNA aşıları için gerekli olup olmadığı konusunda tartışıyorlar. Moderna her zaman değiştirilmiş mRNA’yı kullandı – adı bu iki kelimenin bir portmantosu (ModRNA ismi Mode= modifiye, rna=RNA). Fakat ektördeki bazı diğerleri bu görüşe katılmıyor.
Massachusetts, Lexington’daki ilaç firması Shire’ın insan-genetik tedavileri bölümündeki araştırmacılar, modifiye edilmemiş mRNA’nın, doğru ‘başlık’ yapıları eklendiğinde ve tüm safsızlıklar giderildiğinde aynı derecede etkili olan bir ürün verebileceğini düşündüler. Shire’ın araştırma çabalarına liderlik eden ve Shire’ın daha sonra mRNA portföyünü sattığı Cambridge’deki Translate Bio’da teknolojiyi geliştirmeye devam eden Michael Heartlein, “Bu, RNA’nın kalitesine bağlıydı” diyor. (Shire artık Japon firması Takeda’nın bir parçasıdır.)
Translate Bio, mRNA’sının ilgili bir bağışıklık tepkisini tetiklemediğini gösteren bazı insan denemeleri verilerine sahip olsa da, platformunun klinik olarak kanıtlanması gerekiyor: firmanın COVID-19 aşı adayı hala erken insan denemelerinde. Ancak Fransız ilaç devi Sanofi, teknolojinin vaadinden ikna oldu: Ağustos 2021’de Translate’i 3,2 milyar dolara satın almayı planladığını duyurdu. (Heartlein geçen yıl Waltham, Massachusetts’te Maritime Therapeutics adlı başka bir firma kurmak için ayrıldı.)
Bu arada CureVac, aşılarındaki üridin miktarını en aza indirmek için mRNA’nın genetik dizisini değiştirmeyi içeren kendi bağışıklık azaltma stratejisine sahipti. Şirketin deneysel kuduz aşıları19 ve COVID-1920 için yapılan erken denemelerin her ikisinin de başarılı olduğu kanıtlandı. Ancak Haziran ayında, daha sonraki bir denemeden elde edilen veriler, CureVac’ın koronavirüs aşı adayının Moderna’nın veya BioNTech’inkinden çok daha az koruyucu olduğunu gösterdi.
Bu sonuçların ışığında, bazı mRNA uzmanları artık psödoüridini teknolojinin temel bir bileşeni olarak görüyorlar – ve bu nedenle, Karikó ve Weissman’ın keşfinin tanınmayı ve ödülleri hak eden olduğunu söylüyorlar. mRNA tabanlı terapötikler üzerinde çalışan Cambridge merkezli bir sentetik biyoloji şirketi olan Strand Therapeutics’in kurucu ortağı ve CEO’su Jake Becraft, “Burada gerçek kazanan, modifiye RNA’dır” diyor.
Herkes o kadar emin değil. COVID-19 için bir mRNA aşısı olan Çinli bir şirket olan Suzhou Abogen Biosciences’ın CEO’su Bo Ying, “Bir mRNA aşısının güvenliğini ve etkinliğini etkileyebilecek birçok faktör var, mRNA’nın kimyasal modifikasyonu bunlardan sadece biri” diyor. Aşıları, şimdi geç aşamadaki klinik testlerde. (ARCoV olarak bilinen ürün, modifiye olmamış mRNA kullanıyor.)
Çığır açan yağ
Temel teknolojilere gelince, birçok uzman mRNA aşıları için çok önemli olan başka bir yeniliğin altını çiziyor : mRNA ile hiçbir ilgisi olmayan bir yenilik. mRNA’yı koruyan ve hücrelere taşıyan lipid nanoparçacıkları veya LNP’ler olarak bilinen küçük yağ kabarcıklarıdır.
Bu teknoloji, Vancouver, Kanada’daki British Columbia Üniversitesi’nde biyokimyacı olan Pieter Cullis’in laboratuvarından ve onun kurduğu veya yönettiği birkaç şirketten geliyor. 1990’ların sonundan başlayarak, gen aktivitesini susturan nükleik asit dizileri sağlamak için LNP’lere öncülük ettiler. Böyle bir tedavi (patisiran) nadir görülen bir kalıtsal hastalık için günümüzde onaylanmıştır.
Bu gen susturma tedavisi klinik deneylerde umut vermeye başladıktan sonra, 2012’de Cullis’in iki şirketi mRNA bazlı ilaçlarda LNP dağıtım sistemi fırsatlarını araştırmak için harekete geçti. Örneğin, Vancouver’daki Acuitas Therapeutics, CEO Thomas Madden tarafından yönetilen, Weissman’ın UPenn’deki grubuyla ve farklı mRNA-LNP formülasyonlarını test etmek için birkaç mRNA şirketiyle ortaklıklar kurdu. Bunlardan biri artık BioNTech ve CureVac’ın COVID-19 aşılarında bulunabilir. Moderna’nın LNP karışımı da çok farklı değil.
Nanopartiküller dört yağ molekülünün bir karışımına sahiptir: üçü yapı ve kararlılığa katkıda bulunur; iyonlaşabilen lipid olarak adlandırılan dördüncüsü is, LNP’nin başarısının anahtarıdır. Bu madde, Felgner’in geliştirdiği ve Malone’un 1980’lerin sonlarında test ettiği lipozomlara benzer avantajlar sunan laboratuvar koşulları altında pozitif yüklüdür. Ancak Cullis ve ticari ortakları tarafından geliştirilen iyonlaşabilir lipidler, kan dolaşımındaki gibi fizyolojik koşullar altında nötr bir yüke dönüşür ve bu da vücut üzerindeki toksik etkileri sınırlar.
Ayrıca, Cullis bağlantılı birkaç girişimde eski yönetici olan Ian MacLachlan, dört lipidli kokteylin ürünün eczane rafında daha uzun süre saklanmasına ve vücut içindeki dengesini korumasına olanak tanıdığını söylüyor. “Şu anda sahip olduğumuz farmakolojiye götüren tüm kit ve takım” diyor.
2000’lerin ortalarında, bu nanoparçacıkları karıştırmanın ve üretmenin yeni bir yolu icat edildi. İcat, yağları (alkolde çözülmüş) nükleik asitlerle (asidik bir tamponda çözülmüş) birleştiren bir ‘T-bağlayıcı’ aparatının kullanılmasını içeriyordu. İki çözümün akışları birleştiğinde, bileşenler kendiliğinden yoğun şekilde paketlenmiş LNP’ler21 oluşturdu. Diğer mRNA bazlı ilaçlar üretme yollarından daha güvenilir bir teknik olduğu kanıtlandı.
Şimdilerde San Diego’daki Replicate Bioscience’ın baş geliştirme sorumlusu Andrew Geall, tüm parçalar bir araya geldiğinde, “Kutsal duman gibiydi, sonunda ölçekleyebileceğimiz bir sürecimiz oldu” diyor. Geall, 2012’de Novartis’in Cambridge’deki ABD merkezinde LNP’leri bir RNA aşısıyla birleştiren ilk ekibin liderliğini yaptı22. Her mRNA şirketi şimdi bu LNP dağıtım platformunun ve üretim sisteminin bazı varyasyonlarını kullanıyor (ilgili patentlerin sahibi kim olursa olsun yasal ihtilaf konusu olmaya devam ediyor). Örneğin Moderna, Moderna’nın COVID-19 aşısında bulunan LNP teknolojisinin haklarına kimin sahip olduğu konusunda Cullis’e bağlı bir işletme olan Vancouver’daki Arbutus Biopharma ile bir savaşa kilitlendi.
Bir endüstri doğuyor
2000’lerin sonunda, birkaç büyük ilaç şirketi mRNA alanına giriyordu. Örneğin 2008’de hem Novartis hem de Shire, mRNA araştırma birimlerini kurdu (ilki (Geall liderliğindeki) aşılara, ikincisi (Heartlein liderliğindeki) terapötiklere odaklandı). BioNTech o yıl piyasaya çıktı ve diğer start-up’lar kısa süre sonra ABD Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA)’nın RNA aşılarını ve ilaçlarını incelemek için endüstri araştırmacılarına fon sağlamaya başlama kararıyla desteklendi. Moderna, bu çalışmayı temel alan şirketlerden biriydi ve 2015 yılına kadar, vücuttaki hücreleri kendi ilaçlarını üretmeye teşvik etmek için mRNA’yı kullanma vaadi ile 1 milyar dolardan fazla para topladı (böylece eksik veya kusurlu proteinlerin neden olduğu hastalıkları düzeltti). Bu plan başarısız olduğunda, CEO’su Stéphane Bancel liderliğindeki Moderna, daha az iddialı bir hedefe öncelik vermeyi seçti: aşı yapmak.
Bu, başlangıçta birçok yatırımcıyı hayal kırıklığına uğrattı, çünkü bir aşı platformu daha az dönüştürücü ve kazançlı görünüyordu. 2020’nin başında Moderna, bulaşıcı hastalıklar için dokuz mRNA aşı adayını insanlarda test için geliştirdi. Hiçbiri bir smaç başarısı değildi. Sadece bir tanesi daha büyük aşamalı bir denemeye geçmişti.
Ancak COVID-19 pandemisi ortalığı kavurduğunda Moderna, virüsün genom dizisinin çevrimiçi olarak kullanıma sunulmasından sonraki günler içinde bir prototip aşı oluşturarak hedeften hızlı bir şekilde uzaklaştı. Şirket daha sonra ABD Ulusal Alerji ve Bulaşıcı Hastalıklar Enstitüsü (NIAID) ile fare çalışmaları yapmak ve insan denemelerini başlatmak için on haftadan kısa bir süre içinde işbirliği yaptı.
BioNTech de her şeyi kapsayan bir yaklaşım benimsedi. Mart 2020’de New York merkezli ilaç şirketi Pfizer ile ortaklık kurdu ve ardından klinik denemeler rekor bir hızla ilerledi, insanda ilk testten sekiz aydan kısa bir sürede acil durum onayına geçti.
İzin verilen her iki aşı da LNP’lerde formüle edilmiş modifiye mRNA kullanıyor. Her ikisi de koruyucu bağışıklığı indüklemeye daha uygun bir şekli benimseyen SARS-CoV-2 başak proteininin bir formunu kodlayan diziler içerir. Birçok uzman, NIAID aşı uzmanı Barney Graham ve Austin’deki Texas Üniversitesi’nden yapısal biyolog Jason McLellan ve Scripps’ten Andrew Ward tarafından tasarlanan proteinin, genel bir platform olarak mRNA aşılaması olmayıp, koronavirüs aşılarına özgü olsa da ödüle değer bir katkı olduğunu söylüyor.
mRNA keşifleri için kredi tartışmalarındaki öfkenin bir kısmı, kimin karlı patentlere sahip olduğuyla ilgilidir. Ancak temel fikri mülkiyetin çoğu, 1989’da Felgner, Malone ve Vical’daki meslektaşları (ve 1990’da Liljeström tarafından) tarafından yapılan iddialara dayanmaktadır. Bunların yayın tarihinden itibaren yalnızca 17 yıllık bir süresi vardı ve bu nedenle artık kamu malı.
Cellscript’e lisanslanan ve 2006’da dosyalanan Karikó–Weissman patentleri bile önümüzdeki beş yıl içinde sona erecek. Endüstri uzmanları bunun, mRNA’ların lipit nanopartiküller içinde aktarılmasına ilişkin geniş iddiaları patentlemenin yakında çok zor olacağı anlamına geldiğini söylüyor, ancak şirketler makul bir şekilde belirli mRNA dizilerini (örneğin bir spike proteininin bir formu) veya tescilli lipit formülasyonlarını patentleyebilirler.
Firmalar çabalıyor. İnfluenza, sitomegalovirüs ve bir dizi başka bulaşıcı hastalık için klinik testlerde deneysel cazibeleri olan mRNA aşısı alanındaki baskın oyuncu Moderna geçen yıl, salgılanan proteinleri üretmek için mRNA’nın geniş kullanımını kapsayan iki patent aldı. Ancak birçok endüstri uzmanı, Nature‘a bunların zor olabileceğini düşündüklerini söyledi.
Kanada, Calgary’deki bir mRNA aşıları şirketi olan Providence Therapeutics’in baş bilim sorumlusu Eric Marcusson, “Patentlenebilir ve kesinlikle uygulanamaz pek çok şey olduğunu hissetmiyoruz” diyor.
Nobel tartışması
Nobel’i kimin hak ettiğine gelince, konuşmalarda en çok çıkan isimler Karikó ve Weissman. İkisi, Çığır Açan Ödüllerden biri (3 milyon dolar ile bilimdeki en kazançlı ödül) ve İspanya’nın prestijli Teknik ve Bilimsel Araştırma Asturias Prensesi Ödülü de dahil olmak üzere şimdiden birçok ödül kazandı. Asturias ödülünde ayrıca Felgner, Şahin, Türeci ve Rossi ile İngiltere Oxford Üniversitesi tarafından geliştirilen COVID-19 aşısının arkasındaki aşı uzmanı Sarah Gilbert ve mRNA yerine viral bir vektör kullanan ilaç firması AstraZeneca vardı. (Cullis’in son zamanlardaki tek ödülü, zamanla salınan ilaçlar üzerinde çalışan bilim adamlarından oluşan profesyonel bir organizasyon olan Controlled Release Society’den 5.000 dolarlık bir kurucu ödülüydü.)
Bazıları ayrıca, Karikó’nun laboratuvardaki keşifleri için olduğu kadar mRNA araştırma topluluğuna yaptığı katkılar için de kabul edilmesi gerektiğini savunuyor. British Columbia Üniversitesi’nde bir RNA biyomühendisi olan Anna Blakney, “O sadece inanılmaz bir bilim insanı değil, aynı zamanda sahada bir güç” diyor. Blakney, Karikó’ya iki yıl önce, henüz doktora sonrası bir pozisyondayken (ve Blakney, Cambridge, Birleşik Krallık’ta kendi kendini güçlendirmeye odaklanan bir aşı şirketi olan VaxEquity’yi kurmadan önce) büyük bir RNA teknolojis konferansında davetli konuşmacı teklifi yapıldığı için ona kredi veriyor). Karikó, “kariyeri boyunca yeterince tanınmadığı bir dönemde aktif olarak diğer insanları yükseltmeye çalışıyor”.
Malone dahil olmak üzere bazıları mRNA’nın gelişimine dahil olsa da, diğerleri daha fazla tanınmayı hak ettiklerini düşünürken, diğerleri ilgi odağını paylaşmaya daha istekli. Cullis, “Gerçekten kredi talep edemezsiniz” diyor. Örneğin, lipid dağıtım sistemi söz konusu olduğunda, “bu LNP sistemlerini gerçekten hazır hale getirmek için birlikte çalışan yüzlerce, muhtemelen binlerce insandan bahsediyoruz.”
Karikó, “Ben de dahil olmak üzere herkes adım adım bir şeyler ekledi” diyor.
Geriye dönüp baktıklarında, birçoğu mRNA aşılarının insanlık için bir fark yaratmasından ve bu yolda değerli bir katkı yapmış olabileceklerinden memnun olduklarını söylüyor. Felgner, “Bunu görmek benim için heyecan verici” diyor. “O zamanlar olacağını düşündüğümüz her şey şimdi oluyor.”
Alıntıdır: Elie Dolgin, The tangled history of mRNA vaccines, Nature, NEWS FEATURE, 4 September 2021
Kaynaklar
- Malone, R. W., Felgner, P. L. & Verma, I. M. Proc. Natl Acad. Sci. USA 86, 6077–6081 (1989).
- Malone, R. W. Focus 11, 61–66 (1989).
- Dimitriadis, G. J. Nature 274, 923–924 (1978).
- Ostro, M. J., Giacomoni, D., Lavelle, D., Paxton, W. & Dray, S. Nature 274, 921–923 (1978).
- Melton, D. A. et al. Nucleic Acids Res. 12, 7035–7056 (1984).
- Krieg, P. A. & Melton, D. A. Nucleic Acids Res. 12, 7057–7070 (1984).
- Wolff, J. A. et al. Science 247, 1465–1468 (1990).
- Martinon, F. et al. Eur. J. Immunol. 23, 1719–1722 (1993).
- Jirikowski, G. F., Sanna, P. P., Maciejewski-Lenoir, D. & Bloom, F. E. Science 255, 996–998 (1992).
- Conry, R. M. et al. Cancer Res. 55, 1397–1400 (1995).
- Boczkowski, D., Nair, S. K., Snyder, D. & Gilboa, E. J. Exp. Med. 184, 465–472 (1996).
- Hoerr, I., Obst, R., Rammensee, H. G. & Jung, G. Eur. J. Immunol. 30, 1–7 (2000).
- Probst, J. et al. Gene Ther. 14, 1175–1180 (2007).
- Karikó, K., Kuo, A., Barnathan, E. S. & Langer, D. J. Biochim. Biophys. Acta 1369, 320–334 (1998).
- Karikó, K., Kuo, A. & Barnathan, E. Gene Ther. 6, 1092–1100 (1999).
- Karikó, K., Ni, H., Capodici, J., Lamphier, M. & Weissman, D. J. Biol. Chem. 279, 12542–12550 (2004).
- Karikó, K., Buckstein, M., Ni, H. & Weissman, D. Immunity 23, 165–175 (2005).
- Warren, L. et al. Cell Stem Cell 7, 618–630 (2010).
- Aldrich, C. et al. Vaccine 39, 1310–1318 (2021).
- Kremsner, P. G. et al. Wien. Klin. Wochenschr. https://doi.org/10.1007/s00508-021-01922-y (2021).
- Jeffs, L. B. et al. Pharm. Res. 22, 362–372 (2005).
- Geall, A. J. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 109, 14604–14609 (2012)
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder