Specjalista od mRNA. Dzięki Polakowi powstają innowacyjne szczepionki

Większość z nas usłyszała o mRNA w czasie pandemii COVID-19, gdy na bazie tej cząsteczki błyskawicznie tworzono szczepionki przeciwko nowemu wirusowi. Jednak prof. Jacek Jemielity z Uniwersytetu Warszawskiego interesował się tą cząsteczką na długo przed tym, zanim trafiła na pierwsze strony gazet. Jego najsłynniejsza publikacja, z 2003 r., opisuje wynalazek, dzięki któremu mRNA wytwarzane w laboratorium staje się o wiele bardziej wydajne przy produkcji pożądanego białka.

Szczepionka na COVID-19 z polskim akcentem

W naturze ta cząsteczka, będąca czymś w rodzaju odbitki instrukcji zawartej w komórkowym DNA, jest delikatna i podatna na degradację. Nawet podawana w dużej ilości z zewnątrz jest rozkładana na tyle szybko, że komórki nie zdążają na jej podstawie wyprodukować np. wirusowego antygenu uruchamiającego odpowiedź immunologiczną.

Rozwiązaniem jest dołączenie na samym początku produkowanej w laboratorium nici mRNA czegoś w rodzaju „czapeczki”, chroniącej mRNA przed „pożarciem” przez enzymy degradujące i wydłużającej cząsteczce życie. To właśnie wymyślone przez profesora ARCA (Anti-Reverse Cap Analogs) pozwoliły zmodyfikować tę ochronę tak, że – prosto rzecz ujmując – „czapeczkę” dało się zakładać wyłącznie prawidłowo, produkując aktywne mRNA, efektywnie instruujące organelle produkujące białka, by zaczęły czytać instrukcję.

W latach 2007–2008 zespołowi prof. Jemielitego udało się jeszcze utwardzić czapeczkę poprzez modyfikacje fosforotiolanowe. Dzięki drobnej zmianie nić RNA z „kapem Jemielitego” żyje w komórce znacznie dłużej i produkuje więcej białek niż naturalny mRNA. Ta technologia pozwoliła firmie BioNTech ekspresowo stworzyć szczepionkę na COVID-19.

– Jeśli miałbym powiedzieć, co dziś fascynuje mnie najbardziej, to są to właśnie precyzyjne modyfikacje mRNA. To, że poprzez subtelne zmiany struktury chemicznej można dramatycznie zmieniać jego zachowanie – mówi prof. Jemielity. – Dla mnie mRNA ma w sobie coś magicznego. Fascynujące jest to, że tę biologiczną instrukcję obsługi można projektować i dostarczać organizmowi w kontrolowany sposób. Dzięki temu zamiast podawać gotowy lek, możemy sprawić, by organizm sam go wytworzył – opowiada naukowiec.

Na tropie nowych leków

Prawdziwym konikiem profesora jest jednak onkologia i szczepionki terapeutyczne projektowane pod konkretnego pacjenta. Z wyciętego guza lekarze pobierają fragment, na podstawie którego konstruuje się genetyczny „odcisk palca” nowotworu.
– Możemy analizować mutacje w komórkach raka, identyfikować charakterystyczne dla nich antygeny i projektować mRNA, które uczy układ odpornościowy rozpoznawania tych zmian. W pewnym sensie jest to trening immunologiczny przygotowany specjalnie dla danego chorego – wyjaśnia naukowiec. mRNA z odpowiednim kapem instruuje układ odpornościowy: „To jest rak, naucz się go rozpoznawać i niszczyć”, ale...

– Można powiedzieć, że nowotwór uczy się unikać układu odpornościowego i terapii. Stąd klasyczne podejście: jeden lek dla wszystkich pacjentów, często okazuje się niewystarczające – mówi profesor. – Jest wyjątkowo trudnym przeciwnikiem także dlatego, że stale się zmienia. Dlatego ogromnie ważne jest przyspieszenie całego procesu. I właśnie tutaj dokonuje się wielki postęp. Coś, co kilka lat temu trwało miesiącami, dziś można wykonać w kilkanaście dni. Niektóre nasze wynalazki są już wykorzystywane w 14 badaniach klinicznych nad terapiami przeciwnowotworowymi – dodaje badacz.

Nie zwalniać tempa

Prace prof. Jacka Jemielitego to przykład nauki w najlepszym wydaniu – od czysto teoretycznych badań nad wiązaniami chemicznymi po technologię ratującą miliony ludzi. Dzięki jego odkryciom mRNA przestało być kruchą, niestabilną cząsteczką, a stało się potężnym narzędziem medycyny personalizowanej. Za te osiągnięcia badacza uhonorowano m.in. Nagrodą Naukową Polityki, Nagrodą Gospodarczą Prezydenta RP, Nagrodami Rektora Uniwersytetu Warszawskiego. Był nominowany do Nagrody Europejskiego Wynalazcy przyznawanej przez Europejski Urząd Patentowy.

W 2021 r. otrzymał Nagrodę Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w obszarze nauk chemicznych i o materiałach. Jest też autorem 14 patentów bądź zgłoszeń patentowych.