برندگان نوبل پزشکی ۲۰۲۳ معرفی شدند

به گزارش گروه دانش و فناوری، کاتالین کاریکو و درو وایسمن   برای اکتشافاتشان در مورد تغییرات پایه نوکلئوزیدی که امکان ساخت واکسن‌های آران‌ای پیامرسان (mRNA) موثر علیه کووید-۱۹ را فراهم کرد، برنده جایزه نوبل پزشکی سال ۲۰۲۳ شدند.

اکتشافات این دو برنده جایزه نوبل برای توسعه واکسن‌های آران‌ای پیامرسان موثر علیه بیماری کووید-۱۹ در طول همه‌گیری که در اوایل سال ۲۰۲۰ آغاز شد، حیاتی بود.

برندگان این جایزه از یافته‌های پیشگامانه خود که درک ما را از نحوه تعامل آران‌ای پیامرسان با سیستم ایمنی به طور اساسی تغییر داد و به نرخ بی‌سابقه توسعه واکسن در بحبوحه یکی از بزرگترین تهدیدها برای سلامت انسان در دوران مدرن کمک کردند.

واکسن‌ها قبل از همه‌گیری

واکسیناسیون باعث تحریک تشکیل پاسخ ایمنی به یک عامل بیماری‌زای خاص می‌شود. این امر به بدن در مبارزه با بیماری در صورت قرار گرفتن دوباره در معرض عامل بیماری‌زا کمک می‌کند.

واکسن‌های مبتنی بر ویروس‌های کشته یا ضعیف شده از دیرباز در دسترس بوده‌اند که نمونه‌ای از آنها، واکسن‌های ضد فلج اطفال، سرخک و تب زرد هستند. در سال ۱۹۵۱، مکس تیلر جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را برای ساخت واکسن تب زرد دریافت کرد.

به لطف پیشرفت در زیست‌شناسی مولکولی در دهه‌های اخیر، واکسن‌هایی بر اساس اجزای واحد ویروس به جای ویروس کامل، ساخته شده‌اند. بخش‌هایی از کد ژنتیکی ویروسی، که معمولا پروتئین‌های موجود در سطح ویروس را رمزگذاری می‌کنند، برای ساختن پروتئین‌هایی استفاده می‌شوند که تشکیل آنتی‌بادی‌های مسدودکننده ویروس را تحریک می‌کنند.

به عنوان مثال می‌توان به واکسن‌های ضد ویروس هپاتیت B و ویروس پاپیلومای انسانی اشاره کرد.

از طرف دیگر، بخش‌هایی از کد ژنتیکی ویروسی را می‌توان به یک ویروس ناقل بی‌ضرر که به نام «وکتور» شناخته می‌شود، منتقل کرد. این روش در واکسن‌های ضد ویروس ابولا استفاده می‌شود. هنگامی که واکسن‌های ناقل تزریق می‌شوند، پروتئین ویروسی برگزیده در سلول‌های ما تولید می‌شود و پاسخ ایمنی را در برابر ویروس هدف تحریک می‌کند.

تولید واکسن‌های کامل مبتنی بر ویروس، پروتئین و ناقل نیاز به کشت سلولی در مقیاس بزرگ دارد. این فرآیند امکان تولید سریع واکسن را در پاسخ به شیوع و همه‌گیری محدود می‌کند. بنابراین، محققان مدت‌ها تلاش کرده‌اند که فناوری‌های واکسن را مستقل از کشت سلولی توسعه دهند، اما این امر چالش برانگیز بود.

واکسن‌های  آران‌ای پیامرسان: یک ایده امیدوارکننده

در سلول‌های ما، اطلاعات ژنتیکی رمزگذاری شده در دی‌ان‌ای به آران‌ای پیامرسان منتقل می‌شود، که به عنوان الگویی برای تولید پروتئین استفاده می‌شود. در طول دهه ۱۹۸۰، روش‌های کارآمدی برای تولید آران‌ای پیامرسان بدون کشت سلولی به نام رونویسی در شرایط آزمایشگاهی معرفی شد. این گام، توسعه کاربردهای زیست‌شناسی مولکولی را در چندین زمینه تسریع کرد.

ایده‌های استفاده از فناوری آران‌ای پیامرسان برای اهداف درمانی و تولید واکسن نیز مطرح شد، اما موانعی در راه بود. آران‌ای پیامرسان رونویسی شده در شرایط آزمایشگاهی ناپایدار و کار با آن چالش ‌برانگیز در نظر گرفته شد و به توسعه سیستم‌های لیپیدی حامل پیچیده برای محصور کردن آران‌ای پیامرسان نیاز داشت. علاوه بر این، آران‌ای پیامرسان تولید شده در شرایط آزمایشگاهی به واکنش‌های التهابی منجر شد. بنابراین، اشتیاق برای توسعه فناوری آران‌ای پیامرسان برای اهداف بالینی، در ابتدا محدود بود.

این موانع، کاتالین کاریکو(Katalin Karikó)، بیوشیمیدان مجارستانی را که به توسعه روش‌هایی برای استفاده از آران‌ای پیامرسان برای درمان اختصاص داشت، دلسرد نکرد.
در اوایل دهه ۱۹۹۰، زمانی که او استادیار دانشگاه پنسیلوانیا بود، به رغم اینکه با مشکلاتی در متقاعد کردن سرمایه‌گذاران در مورد اهمیت پروژه‌اش مواجه شد، به دیدگاه خود مبنی بر تحقق آران‌ای پیامرسان به عنوان یک روش درمانی وفادار ماند. یکی از همکاران جدید او در دانشگاه درو وایسمن(Drew Weissman) ایمونولوژیست بود. او به سلول‌های دندریتیک علاقه‌مند بود که عملکردهای مهمی در نظارت بر سیستم ایمنی و فعال‌سازی پاسخ‌های ایمنی ناشی از واکسن دارند. با شکل‌گیری ایده‌های جدید، همکاری مثمر ثمری بین این دو با تمرکز بر نحوه تعامل انواع مختلف آران‌ای با سیستم ایمنی آغاز شد.

پیشرفت

کاریکو و وایسمن متوجه شدند که سلول‌های دندریتیک آرآن‌ای پیامرسان رونویسی شده در شرایط آزمایشگاهی را به عنوان یک ماده خارجی تشخیص می‌دهند که منجر به فعال شدن آنها و آزاد شدن مولکول‌های سیگنال‌دهنده التهاب می‌شود. آنها تعجب کردند که چرا آران‌ای پیامرسان رونویسی شده در شرایط آزمایشگاهی به عنوان خارجی شناخته می‌شود در حالی که آران‌ای پیامرسان گرفته شده از سلول‌های پستانداران منجر به واکنش مشابهی نمی‌شود. این دو دریافتند که برخی از خصوصیات حیاتی باید انواع مختلف آران‌ای پیامرسان را متمایز کند.

آران‌ای شامل چهار باز به نام‌های اختصاری A ،U ،G و C است که با بازهای A ،T،G و C در دی‌ان‌ای ارتباط دارند. کاریکو و وایسمن می‌دانستند که بازهای موجود در آران‌ای سلول‌های پستانداران اغلب از نظر شیمیایی اصلاح می‌شوند، در حالی که آران‌ای پیامرسان رونویسی شده در شرایط آزمایشگاهی چنین نیست. آنها تعجب کردند که آیا عدم وجود بازهای تغییر یافته در آران‌ای رونویسی شده در شرایط آزمایشگاهی می‌تواند علت این واکنش التهابی ناخواسته را توضیح دهد یا خیر.

برای بررسی این موضوع، آنها انواع مختلفی از آران‌ای پیامرسان را تولید کردند که هر کدام دارای تغییرات شیمیایی منحصربه‌فردی در پایه‌های خود بودند و آنها را به سلول‌های دندریتی تحویل دادند. نتایج قابل توجه بود. هنگامی که تغییرات پایه در آران‌ای پیامرسان گنجانده شد، پاسخ التهابی تقریبا از بین رفت. این یک تغییر در درک ما از نحوه تشخیص و واکنش سلول‌ها به اشکال مختلف آران‌ای پیامرسان بود. کاریکو و وایسمن بلافاصله دریافتند که کشف آنها اهمیت عمیقی برای استفاده از آران‌ای پیامرسان در موارد درمانی دارد. این نتایج اولیه در سال ۲۰۰۵، پانزده سال قبل از همه‌گیری کووید-۱۹ منتشر شد.

در مطالعات بیشتر منتشر شده در سال ۲۰۰۸ و ۲۰۱۰، این دو نشان دادند که تحویل آران‌ای پیامرسان تولید شده با تغییرات پایه به طور قابل توجهی تولید پروتئین را در مقایسه با آران‌ای پیامرسان اصلاح نشده افزایش می‌دهد. این اثر به دلیل کاهش فعال شدن آنزیمی بود که تولید پروتئین را تنظیم می‌کند. کاریکو و وایسمن با اکتشافات خود مبنی بر کاهش پاسخ‌های التهابی و افزایش تولید پروتئین، موانع حیاتی بر سر راه کاربردهای بالینی آران‌ای پیامرسان را از میان برداشتند.

واکسن‌های آران‌ای پیامرسان به پتانسیل خود پی‌بردند

علاقه به فناوری آران‌ای پیامرسان آغاز شد و در سال ۲۰۱۰، چندین شرکت در حال کار بر روی توسعه این روش بودند. ساخت واکسن‌ها علیه ویروس زیکا و مرس-کوو( MERS-CoV) دنبال شد. مورد دوم ارتباط نزدیکی با سارس-کوو-۲ دارد. پس از شیوع همه‌گیری کووید-۱۹، دو واکسن آران‌ای پیامرسان با پایه اصلاح‌شده که پروتئین سطحی سارس-کوو-۲ را رمزگذاری می‌کنند، با سرعت بی‌سابقه ساخته شدند. اثرات محافظتی آنها حدود ۹۵ درصد گزارش شده است و هر دو واکسن در دسامبر ۲۰۲۰ تأیید شدند.

انعطاف‌پذیری و سرعت قابل توجهی که با آن می‌توان واکسن‌های آران‌ای پیامرسان را توسعه داد، راه را برای استفاده از این پلتفرم جدید برای واکسن‌ها علیه سایر بیماری‌های عفونی هموار می‌کند. در آینده، این فناوری ممکن است برای ارائه پروتئین‌های درمانی و درمانی برای برخی از انواع سرطان نیز مورد استفاده قرار گیرد.

چندین واکسن دیگر علیه سارس-کوو-۲ ، بر اساس روش‌های مختلف، نیز به سرعت معرفی شدند و در مجموع، بیش از ۱۳ میلیارد دوز واکسن کووید-۱۹ در سراسر جهان تزریق شده است.

واکسن‌ها جان میلیون‌ها نفر را نجات داده و از بیماری‌های شدید در بسیاری دیگر جلوگیری کرده‌اند و به جوامع اجازه می‌دهند به شرایط عادی بازگردند. برندگان جایزه نوبل امسال از طریق اکتشافات اساسی خود در مورد اهمیت تغییرات پایه در آران‌ای پیامرسان، نقش مهمی در این تحول دگرگون کننده طی یکی از بزرگترین بحران‌های بهداشتی زمان ما داشتند.

کاتالین کاریکو در سال ۱۹۵۵ در سولنوک مجارستان به دنیا آمد. او دکترای خود را از دانشگاه Szeged در سال ۱۹۸۲ دریافت کرد و تا سال ۱۹۸۵ در آکادمی علوم مجارستان در Szeged تحقیقات پسا دکتری انجام داد. سپس در دانشگاه تمپل، فیلادلفیا، و دانشگاه علوم بهداشت، بتسدا، تحقیقات پسا دکتری انجام داد. در سال ۱۹۸۹، او به عنوان استادیار در دانشگاه پنسیلوانیا منصوب شد، و تا سال ۲۰۱۳ در آنجا ماند. از سال ۲۰۲۱، او استاد دانشگاه سگد و استاد کمکی در دانشکده پزشکی پرلمن در دانشگاه پنسیلوانیا بوده است.

درو ویسمن در سال ۱۹۵۹ در لکسینگتون، ماساچوست، ایالات متحده آمریکا به دنیا آمد. او در سال ۱۹۸۷ مدرک دکترای خود را از دانشگاه بوستون دریافت کرد. او آموزش بالینی خود را در دانشکده پزشکی هاروارد و تحقیقات پسا دکترا را در مؤسسه ملی بهداشت انجام داد. در سال ۱۹۹۷، ویسمن گروه تحقیقاتی خود را در دانشکده پزشکی پرلمن در دانشگاه پنسیلوانیا تأسیس کرد.

جایزه نوبل یک جایزه معتبر جهانی است که سالانه در ماه اکتبر در رشته‌های فیزیک، شیمی، فیزیولوژی و پزشکی، ادبیات و صلح به افرادی تعلق می‌گیرد که بیشترین خدمت را به مردم کرده باشند. «آکادمی سلطنتی علوم سوئد» وظیفه انتخاب برنده جایزه نوبل در رشته‌های فیزیک و شیمی و «موسسه کارولینسکا» نیز وظیفه گزینش برنده جایزه نوبل در رشته فیزیولوژی و پزشکی را برعهده دارد.

نوبل فیزیک سال ۲۰۲۳ در روز سوم اکتبر(سه‌شنبه ۱۱ مهر) اهدا می‌شود.

نوبل شیمی سال ۲۰۲۳ در روز چهارم اکتبر(چهارشنبه ۱۲ مهر) اهدا می‌شود.

سایر نوبل‌های ادبیات و صلح نیز به ترتیب در روزهای پنجم اکتبر(پنجشنبه ۱۳ مهر) و ششم اکتبر(جمعه ۱۴ مهر) اهدا می‌شوند.

انتهای پیام