За что присудили Нобелевскую премию по медицине в 2023 году

Путь науки к РНК-вакцинам был очень долгим. Эдвард Дженнер, создатель первой в мире вакцины — от оспы, — использовал для прививок живого возбудителя родственной болезни. Со времен Пастера, то есть со второй половины XIX века, для прививок стали применяться ослабленные микроорганизмы, позже — убитый вирус либо его фрагменты. Но масштабное производство всех этих видов вакцин до сих пор сложно и дорого организовать, потому что вирусы, от природы не способные размножаться самостоятельно, нужно выращивать не просто в пробирке, а в культуре клеток, требовательных к условиям роста. Во время крупных эпидемий каждая минута может быть на счету, поэтому РНК-вакцины, ингредиенты которых еще в 1980-е научились синтезировать в пробирке в большом количестве, выглядели более перспективным вариантом. Вместо возбудителя заболевания в таких вакцинах используется фрагмент его генетического кода, где записана «инструкция» по сборке «вражеского» белка. По ней клетки организма могут произвести белок самостоятельно, чтобы познакомить с ним иммунитет. Чаще всего за основу берется кусочек поверхности вируса, который иммунным клеткам проще распознать. Также важно, чтобы ген, который выбрали ученые, как можно медленнее эволюционировал, иначе придется постоянно перевыпускать вакцину.

Однако у РНК-вакцин есть две проблемы. Во-первых, в клетке эта молекула производится «на заказ» на короткое время, когда нужно синтезировать белок, а потом разрушается. В большинстве случаев РНК живет около двух минут. Во-вторых, испытания на животных показали, что РНК-вакцины вызывают воспаление и могут привести к побочным эффектам. Поэтому в 1980-е годы наука пошла по другому пути, поддержав развитие вакцин, где генетический фрагмент возбудителя болезни вставляется в безобидный вирус-носитель — так называемый вектор. Сейчас в мире разрешены к использованию шесть вакцин с таким механизмом (четыре — от коронавируса, две — против лихорадки Эбола).

Каталин Карико, биохимик родом из Венгрии, с 1989 года работавшая в Медицинской школе Перельмана при Пенсильванском университете, долго пыталась понять, как сделать молекулу матричной РНК более стабильной. В 1990-е в возможность приспособить эту молекулу для медицинских целей никто не верил, и Карико за зацикленность на этой идее несколько раз увольняли. Исследовательница вспоминает, что ей очень помогла поддержка близких: муж уговаривал ее не сдаваться, а мама до своей смерти в 2018 году была уверена, что ее дочь ждет Нобелевская премия. В 1997 году Карико познакомилась с иммунологом Дрю Вайсманом, также работавшим в Пенсильванском университете, и вместе они стали исследовать, как РНК влияют на иммунную систему.

В ходе своей работы ученые заметили, что иммунные клетки признают синтезированную искусственно в лаборатории РНК за чужеродную молекулу, а РНК из клеток млекопитающих — нет. Причина была в том, что после синтеза в клетках РНК проходит через дополнительные модификации. Экспериментируя с основаниями — «буквами», из которых строится цепь РНК, — Вайсман и Карико нашли такие их химически модифицированные варианты, которые не вызывают у иммунитета подозрений. При помощи измененных РНК ученым также удалось снизить активность фермента, который регулировал производство белков в клетке. В результате белка с модифицированной РНК в клетках вырабатывалось намного больше, чем с обычной. А значит, иммунная система могла получить больше образцов, чтобы быстрее запомнить «врага».

В 2010 году, когда ученые рассказали о разработанной ими технологии, сразу несколько компаний взялись за производство первых вакцин — против вируса Зика и MERS-CoV (близкого родственника коронавируса SARS-CoV-2). Во время пандемии технология пришлась как нельзя кстати, и обе вакцины были одобрены уже в 2020 году. В 2021-м за свои исследования Карико и Вайсман получили престижную медицинскую премию Ласкера и награду Breakthrough Prize, своеобразный «Оскар» в мире науки. Среди основателей премии — предприниматели Сергей Брин, Юрий Мильнер и Марк Цукерберг. Поэтому неудивительно, что в этом году Нобелевскую премию по физиологии или медицине присудили за относительно недавнюю разработку, хотя чаще исследователи ждут такого признания несколько десятилетий. «Благодаря открытиям, фундаментально изменившим понимание того, как матричная РНК взаимодействует с нашей иммунной системой, лауреаты поспособствовали беспрецедентным темпам разработки вакцин» — так объяснили свой выбор члены Нобелевского комитета.

Кроме того, есть надежда, что в будущем технологии, используемые для РНК-вакцин, могут пригодиться при лечении некоторых видов рака, а также для доставки молекул различных препаратов в нужные клетки.

Автор: Екатерина Мищенко