داستان mRNA؛ ایده‌ای مطرود که به فناوری پیشتاز رقابت واکسن کووید تبدیل شد

اخیرا مجله‌ی وایرد به داستان موفقیت واکسن‌ mRNA پرداخته و داستان عزم راسخ و باور مطمئن دانشمندی به نام کاتالین کاریکو را شرح داده است که نقش مهمی در ساخت واکسن‌های مبتنی ‌بر  mRNA کووید ۱۹ دارد.

کاتالین کاریکو در سال ۱۹۹۵ در پایین‌ترین وضعیت قرار داشت. او که بیوشیمی‌دانی در دانشگاه پنسیلوانیا بود، بیشتر دو دهه‌ی گذشته را به یافتن راهی برای تبدیل یکی از اساسی‌ترین اجزای سازنده حیات یعنی mRNA به گروه کاملا جدیدی از درمان‌ها اختصاص داده بود. کاریکو در بیشتر مواقع با بن‌بست مواجه می‌شد. چندین درخواست او برای دریافت اعتبار مالی رد شد و کسی حاضر نبود روی پژوهش‌های او سرمایه‌گذاری کند.

در اواسط دهه‌ی ۱۹۹۰، صبر رؤسای کاریکو در دانشگاه پنسیلوانیا تمام شد. آن‌ها که از بودجه‌ای که او برای پژوهش‌های خود ایجاد می‌کرد، به ستوه آمده بودند، از وی خواستند دانشگاه را ترک یا تنزل درجه را قبول کند؛ چشم‌‌اندازی تحقیرآمیز برای کسی که زمانی در مسیر رسیدن به درجه استادتمام بود. به ‌نظر می‌رسید رؤیای کاریکو برای استفاده از mRNA برای ایجاد واکسن و داروهای جدید برای بسیاری از بیماری‌های مزمن، به پایان خود رسیده است.

سی و چهار سال پیش در تابستان سال ۱۹۶۱، کشف mRNA در جامعه‌ی علمی هیاهویی به پا کرد. بیش از یک دهه بود که پژوهشگران در کشور آمریکا و اروپا در تلاش بودند تا کشف کنند DNA چگونه در ساخت پروتئین‌ها نقش دارد. پروتئین‌ها رشته‌های طولانی از اسیدهای آمینه و برای رشد و عملکرد تمامی اشکال حیات ضروری هستند.

مشخص شد که پاسخ این سؤال mRNA است. این مولکول‌ها به‌طور مکرر دستورالعمل‌ها را از روی DNA هسته سلول نسخه‌برداری می‌کنند و آن را به ساختارهای سازنده پروتئین در سلول یعنی ریبوزوم‌ها می‌برند. بدون این نقش مهم، DNA چیزی به‌جز رشته‌ای بی‌فایده از مواد شیمیایی نخواهد بود؛ بنابراین برخی mRNA را «نرم‌افزار حیات» لقب داده‌اند.

در آن زمان، دانشمندان دخیل در کشف mRNA، صرفا به حل یکی از معماهای اساسی زیست‌شناسی علاقه‌مند بودند؛ اما در دهه‌ی ۱۹۷۰ جامعه‌ی عملی به این فکر افتاد که آیا می‌توان از این سیستم پیام‌رسان سلولی برای تبدیل بدن به کارخانه‌ی سازنده دارو استفاده کرد. ایده این بود که مولکول‌های مصنوعی mRNA در آزمایشگاه طراحی و تولید شوند و سپس از طریق بسته‌های کوچکی که نانوذره نامیده می‌شوند، به سلول‌های بیماران تحویل داده شوند و بدن را وادار کنند تا خود را ترمیم کند.

گروه‌های پژوهشی از سراسر جهان شروع به بررسی این موضوع کردند که آیا می‌توان از mRNA برای ساخت واکسن‌ استفاده کرد که مبتنی‌ بر تحویل پیام‌ به سلول‌ها و آموزش آن‌ها برای ایجاد آنتی‌بادی‌های خاص به‌منظور مبارزه با عفونت ویروسی بود.

برخی دیگر شروع به مطالعه‌ی این مسئله کردند که آیا mRNA می‌تواند به سیستم ایمنی کمک کند تا بافت سرطانی را تشخیص بدهد و آن را از بین ببرد.

کاریکو اولین ‌بار در سال ۱۹۷۶ وقتی در دانشگاه سگد مجارستان دانشجوی کارشناسی بود، با این ایده‌ها آشنا شد. وی که به این موضوع علاقه پیدا کرده بود، در دوره‌ی دکترای خود به مطالعه‌ی این موضوع پرداخت که چگونه می‌توان از mRNA برای هدف قرار دادن ویروس‌ها استفاده کرد. درحالی‌که مفهوم ژن‌درمانی نیز در همان زمان در حال رونق گرفتن بود، او احساس کرد که mRNA این ظرفیت را دارد که به افراد بیشتری کمک کند.

با رونق گرفتن پژوهش‌های mRNA در آن سمت اقیانوس اطلس، کاریکو تصمیم گرفت مجارستان را ترک کند و به آمریکا برود. او در سال ۱۹۸۵ شغلی در دانشگاه تمپل پذیرفت و به همراه خانواده‌اش به فیلادلفیا عزیمت کرد. طولی نکشید که «رؤیای آمریکایی» او نقش بر آب شد. او پس از چهار سال و در پی اختلاف با رئیسش مجبور شد تمپل را ترک کند و به دانشگاه پنسیلوانیا برود. او در آنجا شروع به کار روی درمان‌های mRNA کرد که با تولید پروتئین‌هایی که عروق خونی تازه پیوندشده را زنده نگه می‌دارد، می‌توانست به بهبود پیوند عروق خونی کمک کند.

در اوایل تا اواسط دهه‌ی ۱۹۹۰، قدری از هیجان‌های اولیه درباره‌ی mRNA کاسته شد. دانشمندان پاسخ این سؤال را پیدا کرده بودند که چگونه mRNA بسازند؛ اما مانع جدیدی پیش روی آن‌ها ظاهر شده بود. تزریق mRNA به حیوانات موجب بروز پاسخ التهابی چنان شدیدی شد که آن‌ها بلافاصله مردند. در این وضعیت، فکر کردن در مورد کارآزمایی‌ انسانی غیر ممکن بود.

مشکل مذکور جدی بود؛ اما کاریکو تصمیم داشت آن را حل کند. بسیاری از دانشمندان دیگر در حال دور شدن از این زمینه بودند و رؤسای وی در دانشگاه پنسیلوانیا احساس کردند رسیدن کاریکو به هدفش، غیر ممکن و وی در حال تلف کردن وقت خود است. سرانجام آن‌ها به کاریکو اولتیماتوم دادند و گفتند اگر می‌خواهد کار با mRNA را ادامه دهد، موقعیت هیئت عملی خود را از دست می‌دهد و با کاهش قابل‌ توجه حقوق رو‌به‌رو می‌شود. کاریکو می‌گوید: «این مسئله خصوصا در آن هفته وحشتناک بود؛ چرا که ابتلای من به سرطان تازه مشخص شده بود.» کاریکو حین عمل جراحی برای درمان سرطان، گزینه‌هایی را که پیش رویش گذاشته بودند، مورد ارزیابی قرار داد. او سرانجام تصمیم گرفت بماند و با قبول تنزل رتبه، با زحمت پژوهش‌های خود را دنبال کند. این امر منجر به ملاقاتی تصادفی شد که هم مسیر سرطان وی و هم مسیر علم را تغییر داد.

کاتالین کاریکو، دانشمندی که در زمینه درمان‌های مبتنی‌بر  mRNA تلاش زیادی کرد و در ساخت واکسن کووید ۱۹ نقش داشت

در سال ۱۹۹۷ دانشمند ایمنی‌شناس برجسته‌ای به نام درو وایسمن به دانشگاه پنسیلوانیا آمد. در این دوران هنوز انتشارات علمی به‌صورت آنلاین در دسترس نبود و تنها راه برای دنبال کردن جدیدترین پژوهش‌ها آن بود که در مجله‌ها به ‌دنبال آن بگردند و از روی آن‌ها نسخه‌برداری کنند. وایسمن می‌گوید: «یادم می‌آید که با دانشمندی به نام کاتالین کاریکو سر دستگاه فتوکپی گروه رقابت داشتم. بنابراین ما شروع به صحبت کردن و مقایسه‌ی کارهای خود با هم کردیم.» موقعیت دانشگاهی کاریکو در دانشگاه همچنان پایین بود؛ اما وایسمن بودجه لازم را در اختیار داشت و این دو همکاری خود را شروع کردند. کاریکو می‌گوید: «حقوق من کمتر از تکنسینی بود که کنار من کار می‌کرد؛ اما وایسمن از من حمایت کرد و من روی کار خود تمرکز کردم.»

کاریکو و وایسمن دریافتند که کلید ساخت نوعی از mRNA که بتواند به‌طور ایمن به کار رود، این است که مشخص شود کدام ‌یک از نوکلئوزیدها (حروف سازنده کد ژنتیکی RNA) موجب تحریک سیستم ایمنی می‌شود و آن را با مولکول مشابهی جایگزین کنند. کاریکو در اوایل دهه‌ی ۲۰۰۰، با مطالعه‌ای رو‌به‌رو شد که نشان می‌داد یکی از این حروف که یوریدین نامیده می‌شود، می‌تواند گیرنده‌های خاصی از سیستم ایمنی را تحریک کند و این همان قطعه‌ی مهم اطلاعاتی بود که کاریکو به ‌دنبال آن بود.

در سال ۲۰۰۵، کاریکو و وایسمن در مطالعه‌ای نشان دادند فرم اصلاح‌شده‌ای از mRNA، یوریدین را با مولکول مشابهی جایگزین می‌کند (مولکولی که از نظر ظاهری مانند یوریدین بود اما موجب ایجاد پاسخ ایمنی نمی‌شد.) این ترفند بیولوژیکی هوشمندانه، کارآمد بود. وقتی mRNA اصلاح‌شده به موش‌ها تزریق شد، آن‌ها زنده ماندند. کاریکو می‌گوید:

من فقط به یاد می‌آورم که وایسمن می‌گفت: «خدای من، این ایمنی‌زا نیست.» ما در آن لحظه متوجه شدیم که این یافته بسیار مهم است و می‌تواند در واکسن‌ها و درمان‌ها استفاده شود. بنابراین بعد از انتشار مقاله و ثبت اختراع، شرکتی تأسیس کردیم؛ ولی کسی علاقه‌ای نشان نداد و هیچ‌کس از ما دعوت نکرد که در مورد آن صحبت کنیم.

البته برخی از دانشمندان به کار کاریکو و وایسمن توجه داشتند؛ ولی آن‌ها از این موضوع بی‌اطلاع بودند. دریک روسی که در آن زمان پژوهشگر فوق ‌دکترای دانشگاه استنفورد بود، مقاله کاریکو و وایسمن را خواند و فورا مجذوب آن شد. روسی در سال ۲۰۱۰ با گروهی از اساتید دانشگاه هاروارد و مؤسسه فناوری ماساچوست، با هدف استفاده از mRNA اصلاح‌شده برای ساخت واکسن‌ها و درمان‌ها، شرکت بیوتکنولوژی مدرنا را تأسیس کرد. یک دهه گذشت و مدرنا اکنون یکی از پیشتازان رقابت ساخت واکسن کووید ۱۹ است و پس از اینکه گزارش کرد واکسن mRNA آن در کارآزمایی‌های بالینی مرحله سوم ۹۴ درصد مؤثر بوده، ارزش آن به حد ۳۵ میلیارد دلار رسیده است.

اما این واکسن‌های بیماری عفونی جدید نبود که جهان را دوباره به mRNA علاقه‌مند کرد. تقریبا در همان زمان که روسی در حال تأسیس مدرنا بود، کاریکو و وایسمن در حال تجاری کردن یافته‌های خود بودند و پس از پنج سال تلاش و ناکامی، فناوری خود را در اختیار شرکت آلمانی کوچکی به نام بیوان‌تک قرار دادند. مدرنا و بیوا‌ن‌تک - که به‌وسیله‌ی کارآفرین متولد ترکیه به نام اوغور شاهین تأسیس شده بود - به حوزه‌های سودآور ایمنی‌درمانی سرطان، بیماری‌های متابولیکی و قلبی‌-عروقی چشم دوخته بودند.‌

اکنون که کشف کاریکو و وایسمن امکان استفاده‌ی بی‌خطر mRNA را در بیماران فراهم کرده است، برخی از اهداف اولیه‌ی mRNA که از دهه‌ی ۱۹۷۰ ظاهر شدند، مجالی برای تحقق یافتن پیدا کرده‌اند. واکسن‌ها نیز در این چشم‌انداز حضور داشتند. در سال ۲۰۱۷ مدرنا شروع به ساخت واکسنی برای ویروس زیکا کرد و در سال ۲۰۱۸ بیو‌ان‌تک با همکاری فایزر سعی کرد واکسن mRNA برای آنفلوانزا بسازد؛ البته از بودجه‌های کلانی که پروژه‌های واکسن را حمایت می‌کنند، خبری نبود.

این وضعیت در سال ۲۰۲۰ تغییر کرد. با توجه به اینکه دنیاگیری کووید ۱۹ موجب نیاز به ساخت واکسنی در مقیاسی بی‌سابقه شد، رویکرد واکسن mRNA برتری آشکاری نسبت ‌به روش‌های سنتی و زمان‌گیر استفاده از اشکال ضعیف یا غیرفعال ویروس برای ایجاد پاسخ ایمنی داشت.

کاریکو در رأس ساخت واکسن کووید ۱۹ در بیو‌ان‌تک بود. او در سال ۲۰۱۳ پس از اینکه دانشگاه پنسیلوانیا با برگرداندن پست دانشگاهی وی مخالفت کرد، پیشنهاد سمت معاون ارشد این شرکت قبول کرد. کاریکو می‌گوید: «آن‌ها به من گفتند جلسه‌ای برگزار کرده و نتیجه گرفته‌اند که من واجد شرایط نیستم. وقتی به آن‌ها گفتم آنجا را ترک می‌کنم، به من خندیدند و گفتند بیو‌ان‌تک حتی وب‌سایت ندارد.»

اکنون با انتشار گزارش‌های موفقیت واکسنی که بیوان‌تک با همکاری فایزر ساخته است، بیو‌ان‌تک نامی آشنا است. گزارش‌هایی که ماه گذشته منتشر شد، حاکی ‌از آن بود که واکسن کووید ۱۹ مبتنی ‌بر mRNA که بیوان‌تک با همکاری فایزر ساخته است، دارای کارآیی بیش از ۹۵ درصد است. این شرکت همراه ‌با مدرنا، قرار است تا پایان سال ۲۰۲۱ میلیاردها دوز واکسن را به دست مردم سراسر دنیا برساند.

دیدن نتایج کارآزمایی مرحله سوم بیو‌ان‌تک، موجب رضایتمندی کاریکو شد. او می‌گوید: «من خیلی هیجان‌زده نشدم. انتظار داشتم که بسیار مؤثر باشد.» اما پس از سال‌های تلاش مشقت‌بار برای متقاعد کردن دیگران دراین‌باره که پژوهش‌های او ارزشمند است، کاریکو هنوز در تلاش است تا این واقعیت را درک کند که دستاورد مهم او در زمینه‌ی فناوری mRNA اکنون می‌تواند زندگی میلیاردها نفر در سراسر جهان را تغییر دهد و به پایان بخشیدن به دنیاگیری کمک کند. وی می‌گوید: «همیشه می‌خواستم به مردم کمک کنم و تلاش کنم تا چیزی را به کلینیک‌ها برسانم. این انگیزه من بود و همیشه خوش‌بین بودم. اما هرگز تصور نمی‌کردم بتوانم به تمام مردم جهان کمک کنم. از اینکه می‌دانم من هم بخشی از این داستان موفقیت بوده‌ام، بسیار خوشحالم.»