Ce este ARN-ul mesager (ARNm)?
ARN-ul mesager (ARNm) este ingredientul cheie în vaccinurile COVID-19 produse de Pfizer și Moderna.
ARNm nu este o invenție nouă din laborator. Acesta a evoluat acum miliarde de ani și se găsește, în mod natural, în fiecare celulă din corpul nostru.
Oamenii de știință cred că ARN-ul își are originea în primele forme de viață, chiar înainte ca ADN-ul să existe.
În continuare puteţi afla ce este şi ce rol are ARN-ul mesager.
Faceți cunoștință cu intermediarul genetic
Probabil că știți despre ADN. Este molecula care conține toate genele noastre descrise într-un cod format din patru litere – A, C, G și T.
ADN-ul se găsește în interiorul celulelor fiecărui organism viu. El este protejat într-o parte a celulei numită nucleu. Genele sunt detaliile din schema ADN pentru toate caracteristicile fizice prin care fiecare dintre noi este unic.
Informațiile din gene trebuie să ajungă de la ADN-ul din nucleu până la partea principală a celulei, citoplasmă, unde sunt asamblate proteinele. Celulele se bazează pe proteine pentru a efectua numeroasele procese necesare funcționării organismului. Aici intervine ARN-ul mesager sau pe scurt ARNm.
Secțiuni din codul ADN sunt transcrise în mesaje scurte care sunt instrucțiuni pentru fabricarea proteinelor. Aceste mesaje ARNm sunt transportate în partea principală a celulei. Doar după ce ARNm-ul a ajuns, celula poate produce anumite proteine din aceste instrucțiuni.
Secvența de ADN bicatenar este transcrisă într-un cod mARN, astfel încât instrucțiunile să poată fi traduse în proteine. Credit: Alkov/iStock via Getty Images
Structura ARN-ului este similară ADN-ului, dar are unele diferențe importante. ARN-ul este o singură catenă de litere cod (nucleotide), în timp ce ADN-ul este dublu catenar. Codul ARN conține un U în loc de T, uracil în loc de timină.
Atât structurile ARN, cât și ADN, au o coloană vertebrală formată din molecule de zahăr și fosfat, dar zahărul ARN-ului este riboză, iar al ADN-ul este dezoxiriboză. Zahărul ADN-ului conține un atom de oxigen mai puțin și această diferență se reflectă în numele lor: ADN-ul reprezintă acidul dezoxiribonucleic, iar ARN-ul este acidul ribonucleic.
Copii identice ale ADN-ului se află în fiecare celulă a unui organism, de la o celulă a plămânului sau o celulă dintr-un muşchi până la un neuron. ARN-ul este produs după cum este necesar ca răspuns la mediul celular dinamic și la nevoile imediate ale corpului.
Misiunea ARNm este de a ajuta la declanșarea mașinilor celulare pentru producerea proteinelor, așa cum sunt codificate de ADN, care sunt adecvate într-un anumit moment și loc.
Acest proces este fundamentul pentru modul cum funcţionează celula.
Programat pentru autodistrugere
Ca mesager intermediar, ARNm este un mecanism important de siguranță în celulă. Acesta împiedica invadatorii să deturneze mașinile celulare pentru a produce proteine străine, deoarece orice ARN din afara celulei este vizat instantaneu pentru distrugere de către enzimele numite RNaze. Atunci când aceste enzime recunosc structura și uracilul (U) din codul ARN, ele șterg mesajul, protejând celula de instrucțiuni false.
De asemenea, ARNm oferă celulei o modalitate de a controla rata producției de proteine, activând sau dezactivând planul de producţie după cum este necesar. Nicio celulă nu dorește să producă toate proteinele descrise în întregul genom dintr-o dată.
Instrucțiunile ARNm sunt programate să se autodistrugă. Caracteristicile structurale ale ARNm-ului, U din cod, forma sa monocatenară, zahărul riboză și secvența sa specifică, asigură că ARNm are un timp de înjumătățire scurt.
Toate aceste caracteristici se combină pentru a permite mesajului să fie „citit”, tradus în proteine și apoi distrus rapid, în câteva minute pentru anumite proteine care trebuie controlate îndeaproape sau până la câteva ore pentru altele.
Odată ce instrucțiunile dispar, producția de proteine se oprește până când fabricile de proteine primesc un nou mesaj.
Utilizarea ARNm pentru vaccinare
ARNm are caracteristici care l-au făcut de mare interes pentru dezvoltatorii de vaccinuri.
Scopul unui vaccin este de a face ca sistemul imunitar să reacționeze la o versiune inofensivă sau la o parte a unui virus, astfel încât atunci când întâlnim adevăratul virus să fim pregătiţi să luptăm împotriva acestuia.
Cercetătorii au găsit o modalitate de a introduce și proteja un mesaj ARNm cu codul pentru o porțiune din proteina spike de pe suprafața virusului SARS-CoV-2.
Diagrama de funcționare a unui vaccin ARNm:
Vaccinurile ARN mesager determină corpul destinatarului să producă o proteină virală care apoi stimulează răspunsul imun dorit. Credit: Trinset/iStock prin Getty Images Plus
Vaccinul furnizează suficient ARNm pentru producerea de proteine Spike astfel încât sistemul imunitar al unei persoane să genereze anticorpi care să protejeze în cazul expunerii la virus. ARNm-ul din vaccin este distrus în curând de celulă, la fel ca orice alt ARNm.
ARNm nu poate pătrunde în nucleul celulei și nu poate afecta ADN-ul unei persoane.
Deși vaccinurile COVID-19 sunt noi, tehnologia care a stat la baza lor a fost inițial dezvoltată în urmă cu mulți ani și îmbunătățită progresiv în timp. Drept urmare, vaccinurile au fost testate corespunzător pentru siguranță.
Succesul acestor vaccinuri ARNm împotriva COVID-19, din punct de vedere al siguranței și eficacității, prezice un viitor strălucit pentru noile terapii vaccinale care pot fi adaptate rapid altor amenințări emergente.
Au fost deja efectuate studii clinice, în stadiu incipient, care utilizează vaccinuri ARNm pentru gripă, Zika, rabie și citomegalovirus. Cu siguranță, oamenii de știință vor dezvolta terapii similare cu cea utilizată împotriva COVID-19 şi pentru alte boli.