O Prémio Nobel de Fisiologia ou Medicina deste ano foi à bioquímica Katalin Karikó e ao imunologista Drew Weissman pelas descobertas que permitiram o desenvolvimento de vacinas de mRNA contra a COVID-19 .
As vacinas foram administradas mais de 13 mil milhões de vezes, salvaram milhões de vidas e preveniram milhões de casos graves de COVID-19, afirmou o comité do Nobel.
Karikó, que está na Universidade de Szeged, na Hungria, e Weissman, na Universidade da Pensilvânia, na Filadélfia (UPenn), abriram o caminho para o desenvolvimento das vacinas ao encontrar uma maneira de entregar material genético chamado RNA mensageiro às células sem desencadear uma reação imunológica indesejada.
Karikó é a 13ª mulher cientista a ganhar o Prêmio Nobel de medicina ou fisiologia. Ela nasceu na Hungria e mudou-se para os Estados Unidos na década de 1980. “Esperamos que este prémio inspire as mulheres, os imigrantes e todos os jovens a perseverar e a ser resilientes. É isso que espero”, ela diz à Nature .
Um novo capítulo
As vacinas contra a COVID-19 desenvolvidas pela Moderna e pela colaboração Pfizer-BioNTech fornecem mRNA que instrui as células a criar cópias de uma proteína encontrada nas partículas do vírus SARS-CoV-2, chamada proteína spike. Isso estimula o corpo a produzir anticorpos direcionados à proteína, além de desencadear outras respostas imunológicas.
A complicada história das vacinas de mRNA
Durante décadas, as vacinas de mRNA foram consideradas inviáveis porque a injeção de mRNA no corpo desencadeou uma reação imunológica que decompôs imediatamente o mRNA. Em meados da década de 2000, trabalhando na UPenn, Karikó e Weissman demonstraram que a troca de um tipo de molécula no mRNA, chamada uridina, por uma semelhante chamada pseudouridina contorna as defesas imunológicas inatas das células.
“Estou muito satisfeito por vê-los reconhecidos”, diz Robin Shattock, cientista de vacinas do Imperial College London, que trabalhou em vacinas de mRNA. “A sua contribuição foi realmente fundamental para o sucesso das vacinas contra a COVID-19 e penso que estará subjacente à tecnologia do RNA durante algum tempo.”
O que é mRNA?
O RNA mensageiro (mRNA) é uma molécula de RNA de fita simples. O RNA é um tipo de ácido nucléico e carrega a informação genética da célula. O RNA é semelhante ao DNA, mas existem várias diferenças estruturais. O RNA usa o açúcar ribose em vez da desoxirribose. Também existe como uma cadeia simples nas células e apenas algumas vezes é de cadeia dupla. O DNA, em contraste, é sempre de fita dupla. O RNA usa as bases adenina, guanina, citosina e uracila, enquanto o DNA usa adenina, guanina, citosina e timina. O DNA é uma estrutura mais permanente na célula e pode ser encontrado no núcleo dos eucariotos. Em contraste, o RNA é criado e destruído mais facilmente e pode ser encontrado tanto no citoplasma quanto no núcleo. A tabela abaixo explica a diferença entre DNA e RNA.
| Característica | ADN | ARN |
|---|---|---|
| Açúcar | Desoxirribose | Ribose |
| Bases | A, G, C, T | A, G, C, U |
| Número de fios | 2 | 1 ou 2 |
| Localização | Núcleo | Núcleo ou citoplasma |
A principal função do mRNA é transportar o código do DNA do núcleo para o citoplasma, onde pode ser usado na síntese de proteínas em eucariotos, como aqueles encontrados nas células humanas. As células procarióticas também usam mRNA, mas não há núcleo, portanto o processo desde a criação do mRNA até a criação da proteína é mais simplificado.
O que o mRNA faz?
Qual é o propósito do mRNA? O objetivo do mRNA e o papel do mRNA é levar as instruções do DNA ao ribossomo para a produção de proteínas. O papel do mRNA na produção de proteínas é essencial. Então, qual é a função do mRNA? A função do mRNA é transportar o código genético do DNA para o ribossomo. Nos eucariotos, isso permite que o DNA permaneça seguro dentro do núcleo. Também permite um nível de controle mais rígido e uma regulação mais específica da produção de proteínas.
Por que o mRNA é importante?
O RNA mensageiro é importante porque permite a produção de proteínas e a regulação rígida do processo. Ao usar o mRNA como mensagem intermediária, o DNA é capaz de permanecer no núcleo. Isto protege o DNA e ajuda a evitar quaisquer alterações no código. Além disso, o mRNA pode ser alterado em um processo denominado splicing. Isto permite formas alternativas do mesmo gene, dependendo das necessidades da célula. O mRNA também pode ser criado em grandes ou pequenas quantidades, dependendo da quantidade de proteína necessária à célula. Há também controle do mRNA através de sua estabilidade. O RNA de fita simples, como o mRNA, é frequentemente degradado rapidamente pela célula. Isso permite um controle rígido da produção de proteínas.
Sem o mRNA, as proteínas nunca seriam criadas através do processo de síntese protéica. O mRNA transporta a mensagem do DNA para os ribossomos. Ribossomos são organelas que leem o mRNA e criam a sequência proteica correta. Os ribossomos estão localizados no citoplasma e, portanto, não têm acesso ao DNA no núcleo. O processo que os ribossomos usam para ler o mRNA e produzir proteínas é chamado de tradução.Sem o mRNA, as proteínas nunca seriam criadas através do processo de síntese protéica. O mRNA transporta a mensagem do DNA para os ribossomos. Ribossomos são organelas que leem o mRNA e criam a sequência proteica correta. Os ribossomos estão localizados no citoplasma e, portanto, não têm acesso ao DNA no núcleo. O processo que os ribossomos usam para ler o mRNA e produzir proteínas é chamado. Durante esse processo, o ribossomo coloca suas duas subunidades em torno do mRNA. O ribossomo lê o mRNA em grupos de três nucleotídeos chamados códons. Cada códon é lido por uma molécula adicional, chamada RNA de transferência (tRNA). O tRNA traz os aminoácidos corretos com base nos códons para o ribossomo. O ribossomo então catalisa uma ligação peptídica entre os aminoácidos para formar uma cadeia polipeptídica. Eventualmente, a cadeia é liberada e pode se dobrar em uma proteína completa .
“Eles demonstraram que a mudança do tipo de nucleotídeos de RNA na vacina alterou a maneira como as células a veem”, disse John Tregoning, imunologista de vacinas do Imperial College London, em comunicado à imprensa para o Centro de Mídia Científica do Reino Unido. “Isso aumentou a quantidade de proteína da vacina produzida após a injeção do RNA, aumentando efetivamente a eficiência da vacinação: mais resposta com menos RNA.”
“Esta descoberta abriu um novo capítulo para a medicina”, disse Qiang Pan Hammarström, membro do comité do Nobel, imunologista do Instituto Karolinska em Estocolmo, numa conferência de imprensa após o anúncio do prémio. “O investimento em pesquisa básica de longo prazo é muito importante.”
Revolução das vacinas
Existem agora vacinas de mRNA em desenvolvimento para uma série de outras doenças, incluindo a gripe, o VIH, a malária e o zika.
“É realmente como uma revolução que começou desde a pandemia de COVID”, diz Rein Verbeke, pesquisador de vacinas de mRNA na Universidade de Ghent, na Bélgica. Ele acrescenta que as contribuições de Karikó e Weissman foram essenciais para o sucesso das vacinas durante a pandemia e depois dela. “A parte deles foi realmente crucial para o desenvolvimento desta plataforma.”
Uma vacina de mRNA contra a COVID-19 contendo RNA não modificado, desenvolvida pela CureVac, com sede em Tübingen, Alemanha, foi amplamente vista como um fracasso após o seu desempenho medíocre em ensaios clínicos .
Outro componente chave das vacinas de mRNA contra a COVID-19 foram as nanopartículas lipídicas (LNPs) que circundam o RNA modificado e facilitam a sua entrada nas células. Numerosos cientistas contribuíram para o desenvolvimento de LNPs, diz Verbeke, e teria sido bom se o comité do Nobel também tivesse reconhecido as suas contribuições para as vacinas de mRNA. A modificação do mRNA e o desenvolvimento de LNPs “foram os dois principais passos necessários para que as vacinas de mRNA funcionassem”, afirma.
No entanto, muitas pessoas estiveram envolvidas no desenvolvimento de LNPs e seria difícil destacar qualquer contribuição, diz Pierre Meulien, que trabalhou na utilização de mRNA para desencadear respostas imunitárias na década de 1990 na Transgène, uma pequena empresa de biotecnologia perto de Estrasburgo, em França. Karikó e Weissman “realmente criaram a chave para o sucesso de todo o empreendimento em torno das vacinas de mRNA”, acrescenta.
O desenvolvimento de vacinas e terapêuticas de mRNA ainda está no início, diz Shattock. Cientistas e empresas de biotecnologia estão ocupados criando novas aplicações para a tecnologia de mRNA, desde tratamentos contra o câncer até vacinas de próxima geração contra a COVID-19. Muitas equipes também estão trabalhando em formas aprimoradas de entrega de mRNA. “O que vemos usado hoje não é o que será usado no futuro”, diz ele. “Estamos no início de uma revolução do RNA.”
Embora as injeções contra a COVID-19 coloquem as vacinas de mRNA no mapa, o impacto da tecnologia provavelmente chegará longe, diz Karikó. “É simplesmente ilimitado.”
Biografia de Drew Weissman
Drew Weissman, de origem americana, tem desempenhado um papel fundamental na pesquisa médica ao longo dos anos. Apesar dos detalhes específicos de sua biografia não estarem disponíveis nos resultados da pesquisa, sabe-se que seu compromisso com a ciência o levou a colaborar com Katalin Karikó, uma bioquímica da Hungria.
Pesquisa de Drew Weissman
O reconhecimento de Weissman e Karikó no Prêmio Nobel está centrado em seus estudos inovadores relacionados à tecnologia do mRNA, que posteriormente permitiram o desenvolvimento de vacinas, notadamente as da Pfizer e Moderna, que se tornaram cruciais na luta contra a pandemia de COVID-19. A pesquisa sobre o mRNA tem potencial para revolucionar não apenas a vacinologia, mas também o tratamento de várias outras doenças.
Aplicações Reais e Impacto Futuro
O trabalho de Weissman e Karikó na tecnologia do mRNA demonstrou o enorme potencial desta abordagem no desenvolvimento rápido de vacinas. O sucesso das vacinas de mRNA contra a COVID-19 é um testemunho direto disso. Mas, para além da atual pandemia, a tecnologia do mRNA tem implicações vastas e de longo alcance. Ela poderia ser aplicada no tratamento de doenças genéticas, no desenvolvimento de terapias personalizadas para o câncer, e em muitas outras áreas da medicina que até agora questionamos.
Drew Weissman, com sua visão e paixão pela ciência, ajudou a pavimentar o caminho para um futuro médico mais brilhante e esperançoso, com possibilidades quase ilimitadas para o uso do mRNA em terapias e vacinas.
Em termos de impacto futuro, a tecnologia de mRNA abre portas para muitas aplicações. Além das vacinas, tem o potencial de tratar doenças
Embora os resultados da pesquisa fornecidos não incluam links próprios para artigos acadêmicos de Weissman, é plenamente reconhecido na comunidade científica que sua pesquisa com Katalin Karikó tem sido fundamental no campo do mRNA.
