Именно эта роль "посланника" делает РНК таким важным компонентом в биотехнологии. Как вы вскоре прочтете, появление технологии редактирования генов не состоялось бы, если бы не открытие и понимание РНК.
От малого к большому: Революция CRISPR
1987 год стал знаменательным годом в биотехнологических исследованиях. Именно в этом году была создана первая карта генов человека. Что еще более важно, именно в этом году японские ученые заметили "кластеризованные регулярно интерферирующие короткие палиндромные повторы" (CRISPR) в штамме кишечной палочки. С этого момента началось быстрое развитие технологий, направленных на манипулирование CRISPR в медицинских - и, возможно, военных - целях.
Манипулирование CRISPR - относительно новая концепция. Она не могла бы возникнуть без инвестиций и вклада в общие исследования ДНК. Только в 2012 году Джордж Черч, Дженнифер Дудна, Эммануэль Шарпантье и Фэн Чжэн обнаружили, что они могут редактировать ДНК путем создания инструмента "вырезать и вставить". По сути, изучая CRISPR, эти ученые в 2012 году выяснили, что, создав "направляющую РНК" (gRNA) для нацеливания и выделения генов в каждой нити ДНК, они могут эффективно редактировать эти гены по своему усмотрению. Таким образом, был создан инструмент редактирования генов "вырезать и вставить", известный как "CRISPR Associated System" (CAS).
Ученые разделили коммерческие системы CRISPR на три отдельные категории - типы I, II и III. Большинство коммерческих систем редактирования генов относятся к типу II. Они включают cas9, gRNA и гомологичную рекомбинацию (HR). Вакцины COVID-19, которые разработали компании Pfizer и Moderna, использовали генное редактирование. Вакцины были созданы на основе «прорыва в технологии редактирования генов, известной как CRISPR».
Вакцины COVID-19, производимые компаниями Moderna и Pfizer, большинство ученых считают "генетической терапией", в отличие от "генной терапии", поскольку вакцины, попадая в организм, не вызывают изменения генов. Вместо этого вакцины просто инструктируют ваши клетки вырабатывать антитела , необходимые для противостояния COVID-19. Следует отметить, однако, что в октябре 2021 года президент фармацевтического подразделения компании Bayer Стефан Оэльрих с гордостью заявил, что его компания "совершает скачок", финансируя исследования и разработку мРНК-вакцин (таких, которые Moderna и Pfizer разработали для борьбы с COVID-19), которые, "в конечном итоге... станут примером для клеточной и генной терапии". Оэльрих добавил, обращаясь к аудитории из шести тысяч собравшихся медицинских специалистов из 120 стран на Всемирном саммите здравоохранения в Берлине в том же году: "Мне всегда нравится говорить: если бы два года назад мы провели опрос среди населения – «Готовы ли вы принять генно-клеточную терапию и ввести ее в свое тело?" - мы, вероятно, получили бы 95 процентов отказов».
Оэлрих, скорее всего, говорит некую долю правды. Вопрос не в том, являются ли две вакцины COVID-19 на основе мРНК "генетической терапией" или "генной терапией". Важен процесс, в ходе которого были созданы эти вакцины. Этот процесс развился из наблюдений и методов, которые Дудна, Шарпантье, Фенг и Черч впервые сделали в своей лаборатории в 2012 году. И эти наблюдения и методы в конечном итоге будут использоваться непосредственно для изменения генов человека в качестве средства лечения болезни.
Считается, что вакцины и лекарства, созданные с помощью редактирования генов, - это волна будущего. Они принципиально отличаются от традиционных вакцин. Если традиционные вакцины вводят в организм инертный микроб, чтобы вызвать иммунный ответ, то вакцины с редактированием генов вводят в организм мРНК, чтобы "научить клетки делать белок - или даже просто часть белка - который вызывает иммунный ответ внутри организма". После того, как иммунный ответ произойдет, образуются антитела, которые в конечном итоге защищают организм от настоящего заболевания (в данном случае COVID-19).
CRISPR, или, в частности, компонент редактирования генов в исследованиях CRISPR, сегодня стал основой коммерциализации большинства биотехнологий. Фактически, в 2021 году "Большая Фарма" зафиксировала всплеск инвестиций в размере 22,7 миллиарда долларов со стороны венчурного сообщества в компании, стремящиеся создать регенеративные методы лечения с использованием CRISPR в качестве средства разработки лекарств и вакцин. По словам Брайана Гормли из Wall Street Journal, биотехнологические стартапы растут историческими темпами всего за несколько последних лет, что вызвало гонку за патентами на методы редактирования генов.