AK ⟩ Rekordkiired vaktsiinid on vaid murdosa uue biotehnoloogia lubadustest

Teadlaste koostatud skeem valgu sündimise protsessist sellest, kuidas transport-RNA ja käskjalg-RNA interaktsioonist. Foto: Ermo Leuska

Halvas on alati ka head – koroonaviiruse pandeemia tuules on tõusnud tähelepanu alla meditsiinitehnoloogia, mis võib muu hulgas murda ravimitööstuste selgroo. Revolutsiooni eesliinil töötavad ka Tartu Ülikooli teadlased.

Seoses Moderna ja Pfizeri/BioNTechi­ uudsete ja rekordkiiresti valminud vaktsiinidega on tõusnud pea kõigi asja vastu huvi tundvate inimeste tähelepanu alla käskjalg-RNA ehk mRNA. Vaktsiinide seas on need nn geenipõhised vaktsiinid oma toimemehhanismi tõttu uued tulijad.

Kuid vaktsiinid on vaid väike osa võimalustest, mida selle molekuli kasutamaõppimine inimkonnale pakkuda tõotab. Juba aastakümneid koolitundides põgusalt mainitud molekul on tõusnud biotehnoloogias kuumaks teemaks, kinnitavad eksperdid.

«Igal juhul on see kuum teema ja mõnes mõttes analoogne CRISPRiga – see on looduses olev asi, mida me õpime nüüd aina rohkem ja rohkem oma vajadusele vastavalt kasutama,» ütleb Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia doktorant Ermo Leuska, kelle töö just mRNAga seotud ongi.

Meeldetuletuseks: CRISPR-Cas9 on ülitäpne geenitehnoloogia, mis on viimase viie aasta jooksul põhjustanud eluteadustes revolutsiooni ning toonud selle kaasavastajatele Jennifer Doudnale ja Emmanuelle Charpentier’le ka läinud aasta keemia Nobeli preemia. Kui mõnede avastuste puhul antakse auhind aastakümneid pärast esialgset avastust, siis CRISPRi murrangulisus on niivõrd suur, et preemiagi anti vähem kui kümme aastat pärast laureaatide töö algust.

Sünteetilise mRNA tehnoloogiate puhul pole revolutsioon aga kaugeltki nii kiiresti käinud. Nagu on kirjutanud biotehnoloogiale keskenduvad ajakirjanikud Damian Garde ja Jonathan Saltzman, on mRNA praeguse eduloo taga pea kolm aastakümmet kestnud ennast ja ebasoosingut trotsivad teadustööd, täis ootamatuid heureka-momente ja tagasilööke.

Ebasoosing ja äraütlemised

Lugu ise algab kolmkümmend aastat tagasi vähetuntud teadlase hullumeelse ideega. 1990ndate alguseks oli USAs tegutsev Ungari päritolu biokeemik Katalin Karikó jõudnud oma teadustöös peaaegu tupikusse. Ta oli veendunud, et mRNAd on võimalik haiguste vastu ära kasutada, kuid auhindade asemel kogus ta pigem rahastustaotluste äraütlemisi ja teadusmaailma ebasoosingut. Seda seetõttu, et tema idee tundus kõigile liiga pöörane, tolle aja tingimustes täiesti teostamatu.

Põhimõte ise on näiliselt lihtne: selle asemel, et viia inimese rakkudesse keeruliste ja tihti ka ohtlike meetoditega raviks vajalikke valke, võiks raku enda protsessid soovitud viisil tööle panna. Teatavasti on kõigi inimkeha miljonite valkude valmistamise «retsept» kirjas DNAs. DNA-l on aga olemas vähem tuntud lähisugulane RNA, mis on bioloogilistes protsessides tihti olulisemgi. Suurema osa ajast ei tee DNA õigupoolest suurt midagi. Ta on nagu üsna passiivne andmebaas, mis sisaldab infot kogu elutegevuse kohta, muu hulgas ka sellest, kuidas valke teha. Valkude valmistamise töö teeb suures jaos aga ära just RNA.

Valgud ise pannakse koostisosadest kokku aga ribosoomis, mis omakorda koosnebki 60 protsendi ulatuses RNAst. Teadusrevolutsiooni kangelane mRNA – inglise keeles messenger RNA ehk käskjalg-RNA – on selles protsessis vahelüli, mis toob ribosoomile DNA pealt loetud info selle kohta, millise valgu järele vajadus on.

Mõnes mõttes on 2021. aasta mRNA juubel. Näiteks täitub 60 aastat sellest, kui ennekõike DNA kaksikheeliksi kuju avastajana tuntud James Watson ja kolleegid selle molekuli olemasolu tuvastasid.

«See oli suur avastus, mida ei ole kunagi Nobeli preemia vääriliseks peetud,» ütleb Tartu Ülikooli molekulaarbioloogia teadur Margus Leppik.

«RNA maailm tegelikult mingis mõttes palju huvitavam kui DNA,» lisab tema juhendatav Ermo Leuska. «Kui tuua analoog arvutite maailmast, on DNA nagu kõvaketas, mis sisaldab lihtsalt suurt hulka informatsiooni, millest enamikku ei lähe peaaegu mitte kunagi vaja. RNA on aga nagu operatiivmälu, kus käib kogu tegevus, kogu elu. Seal saab panna programme käima, ilma et DNAd üldse puutuma peaks.»

Karikó uskus, et kui oleks võimalik luua vajaliku valgu infot kandev mRNA, peaks olema võimalik panna ribosoomi tootma millist valku tahes, kasvõi sellist, mille infot inimese DNAs üldse ei leidugi.