mRNA 기술은 개발 중인 코로나바이러스 백신을 변경했습니다. 이틀만; 그것은 Moderna의 팀이 코로나바이러스 백신을 설계하는 데 얼마나 오랜 시간이 걸렸는지이며, 그 수치가 New York Times 보고서에서 공개된 이후로 놀라움을 멈추지 않았습니다. 당연합니다. 우리는 지난 10년 동안 가장 중요한 기술 발전 중 하나에 대해 이야기하고 있습니다. 이는 과학 역사에서 위대한 이정표 중 하나가 될 수 있는 핵심 단계이며 단 48시간 만에 완료되었습니다. 그들은 그것을 어떻게 했습니까?
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이 백신은 메신저 RNA를 기반으로 합니다. mRNA는 모든 정보가 저장된 DNA에서 특정 단백질의 아미노산 서열에 대한 정보를 세포 내 다른 단백질이 합성되는 장소인 리보솜으로 운반하는 리보핵산 조각입니다. 평행선을 그리려면: mRNA는 컴퓨터(DNA)에서 프린터(리보솜)로 정보를 전송하기 위해 세포에서 사용하는 ‘펜드라이브’입니다.
합성 RNA를 생산하는 능력이 향상됨에 따라 과학자들은 우리가 만든 펜드라이브로 세포를 “전환”할 수 있는지 궁금해했습니다. 리보핵산 사슬에 “침투”하고 리보솜을 속여 원하는 단백질을 생산할 수 있다면 말입니다. 이것은 1990년 위스콘신 대학의 실험실에서 생쥐에서 처음으로 달성되었습니다.
그것은 우리 자신의 몸을 사용하여 “감염에 대한 백신을 접종하는 항체, 희귀 질병을 역전시키는 효소, 또는 손상된 심장 조직을 복구하는 성장제를 만들기 위해 문을 열었습니다. 그러나 아이디어를 실행에 옮기는 것은 생각보다 훨씬 어려웠습니다. 결국, 우리는 우리가 원하는 것을 만들기 위해 합성 RNA를 주입하는 신체의 세포 단위로 이동할 수 없으며, 그 RNA의 다량을 혈류에 붓는 것은 거대하고 매우 위험한 면역 반응을 유발할 수 있습니다.
2005년 Katalin Karikó와 Drew Weissman은 면역 체계에서 RNA를 “마스킹”하는 방법을 발견했습니다. 따라서 합성 지침은 면역 반응을 일으키지 않고 신체를 통해 세포로 이동할 수 있습니다. 코로나바이러스에 대한 가장 성공적인 두 가지 백신이 이 특허를 연구하고 있습니다: Moderna’s와 Pfizer’s.
백신을 쉽게 프로그래밍하는 방법은 무엇입니까?
Moderna가 등장했을 때 연구자들은 성체 세포를 재프로그래밍하고 줄기 세포로 바꾸는 빠른 방법을 찾고 있었습니다. 그러나 그들은 훨씬 더 강력한 도구가 가까이 있다는 것을 곧 깨달았습니다. 이제 문제는 너무 많은 가능성이 있다는 것입니다. 갑자기 그들은 세포의 분자 기계를 프로그래밍할 수 있는 능력을 갖게 되었습니다. 그러나 할 일은 다 있었다.
그리고 그것은 매우 오랜 역사를 가진 생명공학과 같은 산업에서 큰 문제였습니다. 회사가 성공적인 기술을 개발하기 시작했다가 그것이 현실이 되기 전에 파산한 것은 이번이 처음이 아닙니다. 그래서 그들은 일을 시작했을 때 모든 컴퓨터 과학자들이 새로운 프로그래밍 언어인 라이브러리에 직면했을 때 하는 일을 했습니다.
즉, 그들은 작은 게놈 프로그램(합성 mRNA)을 빠르고 쉽게 작성하고 설계할 수 있는 “코딩된 기능 구현” 세트를 만들었습니다. 이를 위해서는 리보솜이 단백질을 읽고 합성하는 방법을 알아야 했습니다. mRNA의 “기계어”를 배우고 우리가 원하는 명령을 작성하고 합성 RNA로 “컴파일”하는 방법을 찾는 것입니다.
그들은 해냈고 가장 좋은 예는 코로나바이러스 백신입니다. 2020년 1월 10일, SARS-CoV-2 게놈의 첫 번째 시퀀싱이 공개되었으며 스파이크 단백질에 대한 설명이 이미 있었습니다. 특정 특성으로 인해 해당 단백질은 백신의 표적이 될 것입니다. 세포가 단백질을 생산하도록 할 수 있다면 면역 체계가 이를 식별하고 면역을 생성할 수 있습니다.
Moderna는 “혼자”일해야했습니다. 그리고 도입부에서 말했듯이 세포가 코로나바이러스 스파이크 단백질을 생성하도록 하는 RNA 명령을 설계하는 데 이틀이 걸렸습니다. 가장 어려운 부분은 남은 한 해 동안 그들을 차지한 부분이었습니다. 이 작은 “마스킹된” mRNA 프로그램이 안전하고 효과적으로 관리될 수 있는지 확인하는 것입니다. 그리고 바로 이 때문에 코로나바이러스를 훨씬 뛰어넘습니다. 그들이 성공하면 우리가 알고 있는 의학을 바꿀 수 있는 시스템의 힘을 시험하게 될 것입니다.
