La tecnologia mRNA ha cambiato il vaccino contro il Coronavirus in via di sviluppo. Solo due giorni; è questo il tempo impiegato dai team di Moderna per progettare il loro vaccino contro il coronavirus, e da quando la cifra è stata rivelata in un rapporto del New York Times non ha cessato di stupire. Non c’è da stupirsi: stiamo parlando di uno degli sviluppi tecnologici più importanti del decennio, un passaggio fondamentale per quella che potrebbe essere una delle grandi pietre miliari della storia della scienza ed è stato fatto in sole 48 ore. Come ci sono riusciti?
Benvenuti nel mondo della tecnologia mRNA
Questi vaccini sono basati sull’RNA messaggero. L’mRNA è un pezzo di acido ribonucleico che trasporta le informazioni sulla sequenza amminoacidica di una particolare proteina dal DNA, dove tutte queste informazioni sono immagazzinate, al ribosoma, il punto della cellula dove vengono sintetizzate le diverse proteine. Per tracciare un parallelo: l’mRNA sarebbe la ‘pendrive’ usata dalle cellule per trasferire le informazioni dal computer (DNA) alla stampante (ribosoma).
Man mano che la nostra capacità di produrre RNA sintetico è migliorata, gli scienziati si sono chiesti se potessimo “cambiare” la cellula con una pendrive da noi prodotta. Questo è se potessimo “infiltrarci” in una catena di acido ribonucleico e indurre i ribosomi a produrre le proteine che volevamo. Questo è stato ottenuto per la prima volta nei topi nei laboratori dell’Università del Wisconsin nel 1990.
Ha aperto la porta all’uso del nostro corpo per produrre “anticorpi per vaccinare contro le infezioni, enzimi per invertire malattie rare o agenti di crescita per riparare il tessuto cardiaco danneggiato. Tuttavia, mettere in pratica l’idea è stato molto più difficile di quanto sembrava. Dopotutto, non possiamo andare cellula per cellula nel corpo iniettando l’RNA sintetico per fare quello che vogliamo, e versare grandi quantità di quell’RNA nel flusso sanguigno potrebbe innescare una risposta immunitaria massiccia e molto pericolosa.
Nel 2005, Katalin Karikó e Drew Weissman hanno scoperto un modo per “mascherare” l’RNA dal sistema immunitario. Pertanto, le istruzioni sintetiche potrebbero viaggiare attraverso il corpo e nelle cellule senza produrre reazioni immunitarie. Due dei vaccini di maggior successo contro il coronavirus stanno lavorando a questo brevetto: Moderna e Pfizer.
Come programmare facilmente un vaccino?
Quando è emersa Moderna, i ricercatori stavano solo cercando un modo rapido per riprogrammare le cellule adulte e trasformarle in cellule staminali. Ma presto si resero conto di avere a portata di mano uno strumento molto più potente. Il problema ora è che avevano troppe possibilità. All’improvviso, hanno avuto il potere di programmare il meccanismo molecolare delle cellule; tuttavia, c’era tutto da fare.
E questo, in un settore come la biotecnologia, che ha una storia molto lunga, era un problema enorme. Non sarebbe la prima volta che un’azienda ha iniziato a sviluppare una tecnologia di successo ed è fallita prima che potesse vederla diventare una realtà. Quindi, quando si sono messi al lavoro hanno fatto quello che farebbe ogni informatico di fronte a un nuovo linguaggio di programmazione: una libreria.
Cioè, hanno creato una serie di “implementazioni funzionali codificate” che consentirebbero loro di scrivere e progettare piccoli programmi genomici (l’mRNA sintetico) rapidamente e facilmente. Ciò richiedeva la conoscenza di come i ribosomi leggono e sintetizzano le proteine; imparare il “linguaggio macchina” dell’mRNA e trovare un modo per scrivere le istruzioni che vogliamo e “compilarle” in RNA sintetico.
Lo hanno fatto e il miglior esempio è il loro vaccino contro il coronavirus. Il 10 gennaio 2020 è stato reso pubblicamente disponibile il primo sequenziamento del genoma di SARS-CoV-2 e la descrizione della proteina spike era già presente. Per le sue particolari caratteristiche, quella proteina sarebbe il bersaglio del vaccino: se riuscissero a indurre le cellule a produrla, il sistema immunitario potrebbe identificarla e generare immunità.
Moderna “da sola” doveva mettersi al lavoro. E, come ho detto nell’introduzione, ci sono voluti due giorni per progettare l’istruzione RNA che avrebbe indotto le cellule a produrre la proteina del coronavirus. La parte più difficile è rimasta, quella che li ha occupati per il resto dell’anno: verificare che questo piccolo programma di mRNA “mascherato” potesse essere somministrato in modo sicuro ed efficace. E proprio per questo va ben oltre il coronavirus. Se avranno successo, metteranno alla prova la potenza di un sistema che può cambiare la medicina così come la conosciamo.