Elle a grandi en Hongrie, fille d'un boucher. Elle a décidé qu'elle voulait être scientifique, même si elle n'en avait jamais rencontré. Elle a déménagé aux États-Unis dans la vingtaine, mais pendant des décennies, elle n'a jamais trouvé de poste permanent, s'accrochant plutôt à la marge du monde universitaire.
Aujourd'hui, Katalin Kariko, 66 ans, connue de ses collègues sous le nom de Kati, est devenue l'un des héros du développement du vaccin Covid-19. Son travail, avec son proche collaborateur, le Dr Drew Weissman de l'Université de Pennsylvanie, a jeté les bases des vaccins incroyablement réussis fabriqués par Pfizer-BioNTech et Moderna.
Pendant toute sa carrière, la Dre Kariko s'est concentrée sur l'ARN messager, ou ARNm - le script génétique qui transmet les instructions de l'ADN à la machinerie de fabrication des protéines de chaque cellule. Elle était convaincue que l'ARNm pouvait être utilisé pour demander aux cellules de fabriquer leurs propres médicaments, y compris des vaccins.
Mais pendant de nombreuses années, sa carrière à l'Université de Pennsylvanie a été fragile. Elle a migré de laboratoire en laboratoire, comptant sur un scientifique chevronné pour l'accueillir. Elle n'a jamais gagné plus de 60 000 $ par an.
De toute évidence, intense et déterminée, la Dre Kariko vit pour «le banc» - l'endroit du laboratoire où elle travaille. Elle se soucie peu de la célébrité. «Le banc est là, la science est bonne», a-t-elle haussé les épaules dans une récente interview. "On s'en fout?"
Le Dr Anthony Fauci, directeur des instituts nationaux des allergies et des maladies infectieuses, connaît les travaux du Dr Kariko. «Elle était, dans un sens positif, un peu obsédée par le concept de l'ARN messager», a-t-il déclaré.
Les luttes du Dr Kariko pour rester à flot dans le milieu universitaire ont un anneau familier aux scientifiques. Elle avait besoin de subventions pour poursuivre des idées qui semblaient sauvages et fantaisistes. Elle ne les a pas obtenus, même si des recherches plus banales ont été récompensées.
«Lorsque votre idée va à l'encontre de la sagesse conventionnelle qui a du sens pour la chambre stellaire, il est très difficile d'éclater», a déclaré le Dr David Langer, un neurochirurgien qui a travaillé avec le Dr Kariko.
Les idées du Dr Kariko sur l'ARNm n'étaient certainement pas orthodoxes. De plus en plus, ils semblent aussi avoir été prémonitoires.
«Cela va se transformer», a déclaré le Dr Fauci à propos de la recherche sur l'ARNm. «Il est déjà en train de se transformer pour Covid-19, mais aussi pour d'autres vaccins. VIH. - les gens sur le terrain sont déjà enthousiasmés. Grippe, paludisme. »
«Je me sentais comme un Dieu»
Pour le Dr Kariko, la plupart de chaque jour était une journée au laboratoire. «Vous n'allez pas travailler, vous allez vous amuser», lui disait son mari, Bela Francia, directeur d'un complexe d'appartements, en rentrant au bureau le soir et le week-end. Il a un jour calculé que ses journées de travail interminables signifiaient qu'elle gagnait environ un dollar de l'heure.
Pour de nombreux scientifiques, une nouvelle découverte est suivie d'un plan visant à gagner de l'argent, à créer une entreprise et à obtenir un brevet. Mais pas pour le Dr Kariko. «C’est la chose la plus éloignée de l’esprit de Kate», a déclaré le Dr Langer.
Elle a grandi dans la petite ville hongroise de Kisujszallas. Elle a obtenu un doctorat. à l'Université de Szeged et a travaillé comme stagiaire postdoctoral dans son centre de recherche biologique.
En 1985, alors que le programme de recherche de l’université était à court d’argent, le Dr Kariko, son mari et sa fille de 2 ans, Susan, ont déménagé à Philadelphie pour un poste d’étudiant postdoctoral à l’Université Temple. Parce que le gouvernement hongrois leur a seulement permis de prendre 100 dollars hors du pays, elle et son mari ont cousu 900 livres (environ 1 246 dollars aujourd'hui) dans l'ours en peluche de Susan. (Susan a grandi pour être deux fois médaillée d'or olympique en aviron.)
Lorsque le Dr Kariko a commencé, c'était les premiers jours dans le domaine de l'ARNm. Même les tâches les plus élémentaires étaient difficiles, voire impossibles. Comment fabriquez-vous des molécules d'ARN dans un laboratoire? Comment faire entrer l'ARNm dans les cellules du corps?
En 1989, elle a décroché un emploi chez le Dr Elliot Barnathan, alors cardiologue à l'Université de Pennsylvanie. C'était un poste de bas niveau, professeur adjoint de recherche, et jamais censé conduire à un poste permanent. Elle était censée être soutenue par des subventions, mais aucune n'est entrée.
Elle et le Dr Barnathan prévoyaient d'insérer de l'ARNm dans les cellules, les incitant à fabriquer de nouvelles protéines. Dans l'une des premières expériences, ils espéraient utiliser la stratégie pour demander aux cellules de fabriquer une protéine appelée récepteur de l'urokinase. Si l'expérience fonctionnait, ils détecteraient la nouvelle protéine avec une molécule radioactive qui serait attirée vers le récepteur.
«La plupart des gens se sont moqués de nous», a déclaré le Dr Barnathan.
Un jour fatidique, les deux scientifiques ont survolé une imprimante matricielle dans une pièce étroite au bout d'un long couloir. Un compteur gamma, nécessaire pour suivre la molécule radioactive, était attaché à une imprimante. Il a commencé à cracher des données.
Leur détecteur avait découvert de nouvelles protéines produites par des cellules qui n'étaient jamais censées les fabriquer - ce qui suggère que l'ARNm pourrait être utilisé pour diriger n'importe quelle cellule afin qu'elle fabrique n'importe quelle protéine, à volonté.
«Je me sentais comme un dieu», se souvient le Dr Kariko.
Elle et le Dr Barnathan étaient en feu d'idées. Peut-être qu'ils pourraient utiliser l'ARNm pour améliorer les vaisseaux sanguins pour la chirurgie de pontage cardiaque. Peut-être pourraient-ils même utiliser la procédure pour prolonger la durée de vie des cellules humaines.
Le Dr Barnathan, cependant, a rapidement quitté l'université, acceptant un poste dans une entreprise de biotechnologie, et le Dr Kariko s'est retrouvé sans laboratoire ni soutien financier. Elle ne pouvait rester à Penn que si elle trouvait un autre laboratoire pour l'accueillir. «Ils s'attendaient à ce que j'arrête», dit-elle.
et à ce moment-là «l'ARNm était plutôt une idée», a-t-il déclaré.
Mais le Dr Langer connaissait le Dr Kariko depuis ses jours en tant que médecin résident, quand il avait travaillé dans le laboratoire du Dr Barnathan. Le Dr Langer a exhorté le chef du service de neurochirurgie à donner une chance à la recherche du Dr Kariko. «Il m'a sauvé», dit-elle.
Actualisé 9 avril 2021, 6 h 47 HE
Le Dr Langer pense que c'est le Dr Kariko qui l'a sauvé - du genre de pensée qui condamne tant de scientifiques.
En travaillant avec elle, il s'est rendu compte que l'une des clés d'une véritable compréhension scientifique est de concevoir des expériences qui vous disent toujours quelque chose, même si c'est quelque chose que vous ne voulez pas entendre. Les données cruciales proviennent souvent du contrôle, a-t-il appris - la partie de l'expérience qui implique une substance fictive à des fins de comparaison.
«Il y a une tendance lorsque les scientifiques examinent les données pour essayer de valider leur propre idée», a déclaré le Dr Langer. «Les meilleurs scientifiques essaient de se prouver qu'ils ont tort. Le génie de Kate était sa volonté d'accepter l'échec et de continuer à essayer, et sa capacité à répondre aux questions que les gens n'étaient pas assez intelligentes pour poser. "
Le Dr Langer espérait utiliser l'ARNm pour traiter les patients qui développaient des caillots sanguins après une chirurgie cérébrale, entraînant souvent des accidents vasculaires cérébraux. Son idée était d'amener des cellules dans les vaisseaux sanguins pour fabriquer de l'oxyde nitrique, une substance qui dilate les vaisseaux sanguins, mais dont la demi-vie est de quelques millisecondes. Les médecins ne peuvent pas simplement l’injecter aux patients.
Lui et le Dr Kariko ont essayé leur ARNm sur des vaisseaux sanguins isolés utilisés pour étudier les accidents vasculaires cérébraux. Ça a échoué. Ils ont traîné dans la neige à Buffalo, New York, pour l'essayer dans un laboratoire avec des lapins sujets aux accidents vasculaires cérébraux. Échec à nouveau.
Et puis le Dr Langer a quitté l'université, et le directeur du département a dit qu'il partait également. Le Dr Kariko était de nouveau sans laboratoire et sans fonds pour la recherche.
Une réunion à une photocopieuse a changé cela. Le Dr Weissman est passé et elle a entamé une conversation. «J'ai dit:« Je suis un scientifique de l'ARN - je peux tout faire avec de l'ARNm », se souvient le Dr Kariko.
Le Dr Weissman lui a dit qu'il voulait fabriquer un vaccin contre le H.I.V. "J'ai dit:" Ouais, ouais, je peux le faire "", a déclaré le Dr Kariko.
Malgré sa bravade, ses recherches sur l'ARNm étaient au point mort. Elle pourrait fabriquer des molécules d'ARNm qui ordonnaient aux cellules des boîtes de Pétri de fabriquer la protéine de son choix. Mais l'ARNm n'a pas fonctionné chez les souris vivantes.
«Personne ne savait pourquoi», a déclaré le Dr Weissman. «Tout ce que nous savions, c'est que les souris sont tombées malades. Leur fourrure s'est ébouriffée, ils se sont courbés, ils ont arrêté de manger, ils ont arrêté de courir.
Il s'est avéré que le système immunitaire reconnaît les microbes envahisseurs en détectant leur ARNm et en répondant par l'inflammation. Les injections d’ARNm des scientifiques ont considéré le système immunitaire comme une invasion de pathogènes.
Mais avec cette réponse est venu un autre casse-tête. Chaque cellule du corps de chaque personne fabrique de l’ARNm et le système immunitaire ferme les yeux. «Pourquoi l'ARNm que j'ai fabriqué est-il différent?» Se demanda le Dr Kariko.
Un contrôle dans une expérience a finalement fourni un indice. Le Dr Kariko et le Dr Weissman ont remarqué que leur ARNm provoquait une réaction immunitaire excessive. Mais les molécules de contrôle, une autre forme d'ARN dans le corps humain - appelé ARN de transfert, ou ARNt - ne l'ont pas fait.
Une molécule appelée pseudouridine dans l'ARNt lui a permis d'échapper à la réponse immunitaire. Il s'est avéré que l'ARNm humain naturel contient également la molécule.
Ajouté à l'ARNm fabriqué par le Dr Kariko et le Dr Weissman, la molécule a fait de même - et a également rendu l'ARNm beaucoup plus puissant, dirigeant la synthèse de 10 fois plus de protéines dans chaque cellule.
L’idée selon laquelle l’ajout de pseudouridine à l’ARNm le protégeait du système immunitaire du corps était une découverte scientifique fondamentale avec un large éventail d’applications passionnantes. Cela signifiait que l'ARNm pouvait être utilisé pour modifier les fonctions des cellules sans provoquer une attaque du système immunitaire.
«Nous avons tous deux commencé à rédiger des subventions», a déclaré le Dr Weissman. «Nous n’avons pas eu la plupart d’entre eux. Les gens n'étaient pas intéressés par l'ARNm. Les personnes qui ont examiné les subventions ont déclaré que l’ARNm ne serait pas une bonne thérapie, alors ne vous inquiétez pas. »
Les principales revues scientifiques ont rejeté leurs travaux. Lorsque la recherche a finalement été publiée, dans Immunity, elle a attiré peu d'attention.
Le Dr Weissman et le Dr Kariko ont ensuite montré qu'ils pouvaient inciter un animal - un singe - à fabriquer une protéine qu'ils avaient sélectionnée. Dans ce cas, ils ont injecté à des singes de l'ARNm pour l'érythropoïétine, une protéine qui stimule le corps à fabriquer des globules rouges. Le nombre de globules rouges des animaux a grimpé en flèche.
Les scientifiques ont pensé que la même méthode pourrait être utilisée pour inciter le corps à fabriquer n'importe quel médicament protéique, comme l'insuline ou d'autres hormones ou certains des nouveaux médicaments contre le diabète. Fondamentalement, l'ARNm pourrait également être utilisé pour fabriquer des vaccins sans précédent.
Au lieu d'injecter un morceau de virus dans le corps, les médecins pourraient injecter de l'ARNm qui indiquerait aux cellules de faire brièvement cette partie du virus.
«Nous avons discuté avec des sociétés pharmaceutiques et des capital-risqueurs. Personne ne s'en souciait », a déclaré le Dr Weissman. «Nous hurlions beaucoup, mais personne n’écoutait.»
Finalement, cependant, deux sociétés de biotechnologie ont pris note des travaux : Moderna, aux États-Unis, et BioNTech, en Allemagne. Pfizer s'est associé à BioNTech, et les deux aident désormais à financer le laboratoire du Dr Weissman.
«Oh, ça marche»
Bientôt, des essais cliniques sur un vaccin à ARNm contre la grippe ont été en cours, et des efforts ont été déployés pour créer de nouveaux vaccins contre le cytomégalovirus et le virus Zika, entre autres. Puis vint le coronavirus.
Les chercheurs savaient depuis 20 ans que la caractéristique cruciale de tout coronavirus est la protéine de pointe posée à sa surface, qui permet au virus de s'injecter dans les cellules humaines. C'était une cible de poids pour un vaccin à ARNm.
Des scientifiques chinois ont publié la séquence génétique du virus ravageant Wuhan en janvier 2020, et les chercheurs du monde entier se sont mis au travail. BioNTech a conçu son vaccin ARNm en quelques heures; Moderna l'a conçu en deux jours.
L’idée des deux vaccins était d’introduire de l’ARNm dans le corps, qui indiquerait brièvement aux cellules humaines de produire la protéine de pointe du coronavirus. Le système immunitaire verrait la protéine, la reconnaîtrait comme étrangère et apprendrait à attaquer le coronavirus s'il apparaissait un jour dans le corps.
Les vaccins, cependant, avaient besoin d'une bulle lipidique pour encapsuler l'ARNm et le transporter vers les cellules dans lesquelles il entrerait. Le véhicule est venu rapidement, basé sur 25 ans de travail par plusieurs scientifiques, dont Pieter Cullis de l'Université de la Colombie-Britannique.
Les scientifiques devaient également isoler la protéine de pointe du virus de l'abondance des données génétiques fournies par les chercheurs chinois. Le Dr Barney Graham, des National Institutes of Health, et Jason McClellan, de l'Université du Texas à Austin, ont résolu ce problème en peu de temps.
Tester les vaccins rapidement conçus a nécessité un effort monumental de la part des entreprises et des National Institutes of Health. Mais le Dr Kariko n'avait aucun doute.
Le 8 novembre, les premiers résultats de l'étude Pfizer-BioNTech sont arrivés, montrant que le vaccin à ARNm offrait une puissante immunité contre le nouveau virus. Le Dr Kariko s'est tourné vers son mari. «Oh, ça marche», dit-elle. "J'ai pensé ainsi."
Pour fêter ça, elle a mangé une boîte entière d'arachides Goobers enrobées de chocolat. Par elle-même.
Le Dr Weissman a célébré avec sa famille, en commandant un dîner à emporter dans un restaurant italien, «avec du vin», a-t-il dit. Au fond, il était impressionné.
«Mon rêve a toujours été de développer quelque chose en laboratoire qui aide les gens», a déclaré le Dr Weissman. «J'ai réalisé le rêve de ma vie.»
Le Dr Kariko et le Dr Weissman ont été vaccinés le 18 décembre à l'Université de Pennsylvanie. Leurs inoculations se sont transformées en un événement de presse, et alors que les caméras clignotaient, elle a commencé à se sentir dépassée de manière inhabituelle.
Un administrateur principal a dit aux médecins et aux infirmières retroussant leurs manches pour des injections que les scientifiques dont la recherche avait rendu le vaccin possible étaient présents, et ils ont tous applaudi. Le Dr Kariko pleura.
Les choses auraient pu se passer si différemment, pour les scientifiques et pour le monde, a déclaré le Dr Langer. «Il y a probablement beaucoup de gens comme elle qui ont échoué», dit-il.
