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Em 2022, a Dot.Lib produziu uma série de artigos sobre os vencedores do Prêmio Nobel daquele ano — nas categorias de Medicina e Fisiologia, Física, Química e Literatura. Com o intuito de aproximar as descobertas científicas mais importantes da atualidade aos nossos leitores, daremos continuidade à série com os laureados de 2023 nas mesmas categorias.

Neste artigo, você conhecerá um pouco da história dos vencedores na categoria médica, os cientistas Katalin Karikó e Drew Weissman, e entenderá como a tecnologia à base de mRNA desenvolvida por eles possibilitou a produção dos imunizantes no combate à pandemia de COVID-19. Fique até o fim e confira uma dica de leitura para se aprofundar no assunto e enriquecer suas pesquisas.

Os vencedores

Retrato ilustrativo da cientista húngara Katalin Karikó (imagem: Niklas Elmehed© Nobel Prize Outreach).

Nascida em 1955 em Kisújszállás, na Hungria, Katalin Karikó é uma bioquímica de origem húngara-americana que ganhou destaque como uma das pioneiras no campo do RNA mensageiro (ou mRNA) para aplicações terapêuticas. Filha de um pai açougueiro e de uma mãe contadora, Katalin teve uma infância com privações, o que não a impediu de mostrar seu talento para as Ciências ao figurar no 3º lugar em uma competição nacional.

Sua formação como cientista começou em 1978, quando concluiu sua licenciatura em Biologia na Universidade de Szeged; quatro anos depois, ela concluiu um doutorado em Bioquímica na mesma instituição. Logo após, Katalin iniciou sua trajetória como pesquisadora no Instituto de Bioquímica do Centro de Pesquisa Biológica da Hungria. No entanto, seu laboratório no instituto perdeu o financiamento que o mantinha em funcionamento e a cientista passou a buscar trabalhos fora de seu país de origem.

Em 1985, Katalin aceitou um convite do pesquisador Robert J. Suhadolnik para trabalhar em seu laboratório na Universidade de Temple, na Pensilvânia (Estados Unidos). Lá, a cientista iniciou sua pesquisa sobre o mRNA, fazendo uma descoberta importante: ela percebeu que o mRNA poderia ser modificado para se tornar menos imunogênico. Assim, a probabilidade de desencadear uma resposta imune no organismo humano seria reduzida.

Em 1997, Katalin conheceu o então recém-chegado professor de imunologia da Universidade da Pensilvânia, Drew Weissman, com quem viria a colaborar nas pesquisas científicas sobre o mRNA para aplicações terapêuticas. Eles fundaram uma pequena empresa, a RNARx, pela qual receberam patentes para o uso de vários nucleosídeos modificados com o objetivo de reduzir a resposta imune antiviral ao RNA mensageiro.

Já em 2006, a pesquisadora húngara passou a trabalhar com o bioquímico Ian MacLachlan no desenvolvimento de um mRNA quimicamente alterado, mais especificamente na formulação de um sistema de entrega de nanopartículas lipídicas que encapsula o mRNA em uma partícula densa por meio de um processo de mistura. De 2019 a 2022, Katalin Karikó foi vice-presidente da BioNTech RNA Pharmaceuticals e, atualmente, é professora-adjunta na Escola de Medicina da Universidade da Pensilvânia.

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Retrato ilustrativo do cientista norte-americano Drew Weissman (imagem: Niklas Elmehed© Nobel Prize Outreach).

Drew Weissman é um renomado imunologista e bioquímico norte-americano que, junto a Katalin Karikó, desempenhou um papel pioneiro no avanço de vacinas e terapias baseadas em mRNA. Nascido em Lexington, Massachusetts, em 1959, ele iniciou sua carreira científica em 1981 na Universidade Brandeis, onde obteve seu bacharelado e mestrado em Bioquímica e Enzimologia, respectivamente. 

Já em 1987, completou seu doutorado em Imunologia e Microbiologia pela Universidade de Boston e fez residência no Beth Israel Deaconess Medical Center, também em Boston. Em seguida, o cientista conquistou uma bolsa de estudos no National Institutes of Health (NIH), sob a supervisão de Anthony Faucci, que era o diretor do National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) à época.

Em 1997, Drew se mudou para Universidade da Pensilvânia, onde montou seu laboratório para os estudos do RNA e da biologia por trás do sistema imunológico inato. Nessa mesma época ele conheceu a cientista Katalin Karicó e ambos passaram a partilhar suas preocupações com a falta de financiamento de suas pesquisas. Katalin tentava desenvolver uma terapia baseada em RNA para doenças cerebrais e derrames, mas mudou o rumo de sua pesquisa para aplicação da tecnologia em vacinas após conhecer Drew.

Em 2005, a dupla fez uma descoberta significativa: a capacidade de modificar o mRNA, tornando-o menos propenso a desencadear respostas imunes no corpo humano. Essa descoberta teve um impacto revolucionário no desenvolvimento de tratamentos e vacinas, entre as quais estão as desenvolvidas para a COVID-19, que demonstraram ser altamente eficazes na prevenção da doença.

Drew Weissman também colaborou com a Universidade Chulalongkorn, da Tailândia, no desenvolvimento de vacinas contra o coronavírus para este e outros países de baixa renda que não conseguiram ter acesso imediato aos imunizantes. Além disso, seu laboratório continua a pesquisar a aplicabilidade da tecnologia à base de mRNA em terapias que envolvam edição genética e na criação de vacinas contra a influenza, a herpes e o HIV.

O potencial clínico da tecnologia de mRNA

Imagem: Canva.

De acordo com o site oficial do Prêmio Nobel, a dupla Katalin Karikó e Drew Weissman recebeu a honraria “por suas descobertas sobre modificações de bases de nucleosídeos que permitiram o desenvolvimento de vacinas de mRNA eficazes contra COVID-19”. A publicação explica que os cientistas perceberam que as células dendríticas reconhecem o mRNA transcrito in vitro como uma substância estranha, o que desencadeia sua ativação e a liberação de moléculas sinalizadoras inflamatórias. No entanto, isso gerou uma dúvida, que foi o ponto de partida para toda a pesquisa: porque o mRNA transcrito in vitro era considerado estranho, enquanto o mRNA das células de mamíferos não provocava a mesma reação?

Os pesquisadores identificaram que diferenças cruciais deveriam distinguir os diversos tipos de mRNA. O RNA é composto por quatro bases: A, U, G e C, que correspondem às bases A, T, G e C no DNA, representando as letras do código genético. Karikó e Weissman sabiam que as bases do RNA das células de mamíferos eram frequentemente sujeitas a modificações químicas, enquanto o mRNA transcrito in vitro não sofria essas alterações. Então, eles começaram a investigar se a ausência de tais modificações no RNA in vitro poderia explicar a reação inflamatória indesejada.

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Para explorar essa questão, a dupla desenvolveu muitas variantes de mRNA, cada uma com modificações químicas únicas em suas bases, e as apresentaram às células dendríticas. Os resultados foram surpreendentes: a resposta inflamatória diminuiu significativamente quando as modificações de base estavam presentes no mRNA. Isso representou uma mudança revolucionária na compreensão de como as células reconhecem e respondem a diferentes tipos de mRNA. Karikó e Weissman imediatamente perceberam a importância de sua descoberta para o uso do mRNA em terapias.

A descoberta pioneira foi publicada em 2005, quinze anos antes do surgimento da pandemia da COVID-19. Em estudos posteriores, divulgados em 2008 e 2010, os pesquisadores demonstraram que a entrega de mRNA contendo modificações de base aumentava substancialmente a produção de proteínas em comparação com o mRNA não modificado. Isso se devia à redução da ativação de uma enzima reguladora da produção de proteínas.

Por meio de suas descobertas de que as modificações de base reduziram as respostas inflamatórias e aumentaram a produção de proteínas, Karikó e Weissman superaram desafios cruciais no caminho para as aplicações clínicas do mRNA. Algumas das vacinas contra a COVID-19, como as da Pfizer-BioNTech e as da Moderna, são algumas das mais conhecidas aplicações clínicas desta tecnologia.

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Imagem: Britannica / Dot.Lib.

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