Na konferencji na temat szczepionek i zdrowia eksperci wezwali „wszystkich do zwrócenia uwagi na szczepionki mRNA, które zapewniają ludziom nieograniczone myślenie”.Czym dokładnie jest szczepionka mRNA?Jak została odkryta i jaka jest jej wartość aplikacyjna?Czy może oprzeć się szalejącemu na całym świecie COVID-19?Czy mój kraj pomyślnie opracował szczepionkę mRNA?Dziś poznajmy przeszłość i teraźniejszość szczepionek mRNA.

01
Czym jest mRNA w szczepionkach mRNA?

mRNA (Messenger RNA), czyli informacyjne RNA, jest rodzajem jednoniciowego RNA, które jest transkrybowane z nici DNA jako matrycy i zawiera informacje genetyczne, które mogą kierować syntezą białek.Mówiąc językiem laika, mRNA replikuje informację genetyczną jednej nici dwuniciowego DNA w jądrze, a następnie opuszcza jądro, aby wytworzyć białka w cytoplazmie.W cytoplazmie rybosomy poruszają się wzdłuż mRNA, odczytują jego sekwencję zasad i tłumaczą ją na odpowiedni aminokwas, ostatecznie tworząc białko (ryc. 1).

Rysunek 1 Proces roboczy mRNA

02
Czym jest szczepionka mRNA i co czyni ją wyjątkową?

Szczepionki mRNA wprowadzają do organizmu mRNA kodujące antygeny specyficzne dla choroby i wykorzystują mechanizm syntezy białek komórki gospodarza do generowania antygenów, wyzwalając w ten sposób odpowiedź immunologiczną.Zwykle sekwencje mRNA określonych antygenów można konstruować zgodnie z różnymi chorobami, pakować i transportować do komórek za pomocą nowych cząstek nanonośników lipidowych, a następnie sekwencje mRNA ludzkich rybosomów są wykorzystywane do translacji sekwencji mRNA w celu wytworzenia białek antygenów chorobowych, które są rozpoznawane przez układ autoimmunologiczny po wydzieleniu w celu wygenerowania odpowiedzi immunologicznej, tak aby osiągnąć rolę zapobiegania chorobom (ryc. 2).

Ryc. 2. Efekt in vivo szczepionki mRNA

Co jest zatem wyjątkowego w tego typu szczepionkach mRNA w porównaniu do tradycyjnych szczepionek?Szczepionki mRNA to najnowocześniejsze szczepionki trzeciej generacji i potrzebne są dalsze badania w celu zwiększenia ich stabilności, regulacji ich immunogenności i opracowania nowych technologii dostarczania.

Pierwsza generacja tradycyjnych szczepionek obejmuje głównie szczepionki inaktywowane i żywe szczepionki atenuowane, które są najczęściej stosowane.Szczepionki inaktywowane dotyczą najpierw hodowli wirusów lub bakterii, a następnie inaktywacji ich ciepłem lub chemikaliami (zwykle formaliną);żywe atenuowane szczepionki odnoszą się do patogenów, które mutują i osłabiają swoją toksyczność po różnych zabiegach.ale nadal zachowuje swoją immunogenność.Zaszczepienie go w organizmie nie spowoduje wystąpienia choroby, ale patogen może rosnąć i namnażać się w organizmie, wyzwalać odpowiedź immunologiczną organizmu i odgrywać rolę w uzyskaniu długoterminowej lub dożywotniej ochrony.

Druga generacja nowych szczepionek obejmuje szczepionki podjednostkowe i rekombinowane szczepionki białkowe.Szczepionka podjednostkowa jest szczepionką podjednostkową wykonaną z głównych ochronnych składników immunogennych bakterii chorobotwórczych, to znaczy poprzez rozkład chemiczny lub kontrolowaną proteolizę, ekstrahuje się i przesiewa specjalną strukturę białkową bakterii i wirusów.Szczepionki wykonane z immunologicznie aktywnych fragmentów;Rekombinowane szczepionki białkowe to rekombinowane białka antygenowe wytwarzane w różnych systemach ekspresji komórkowej.

Trzecia generacja najnowocześniejszych szczepionek obejmuje szczepionki DNA i szczepionki mRNA.Polega na bezpośrednim wprowadzeniu fragmentu genu wirusa (DNA lub RNA) kodującego określone białko antygenowe do zwierzęcych komórek somatycznych (wstrzyknięcie szczepionki do organizmu człowieka) i wyprodukowaniu białka antygenowego poprzez system syntezy białek komórki gospodarza, indukując gospodarza do wytworzenia odporności na odpowiedź białka antygenowego w celu osiągnięcia celu zapobiegania i leczenia choroby.Różnica między nimi polega na tym, że DNA jest najpierw transkrybowane na mRNA, a następnie syntetyzowane jest białko, podczas gdy mRNA jest syntetyzowany bezpośrednio.

03
Historia odkrycia i wartość aplikacyjna szczepionki mRNA

Jeśli chodzi o szczepionki mRNA, musimy wspomnieć wybitną kobietę-naukowca, Kati Kariko, która położyła solidne naukowe podstawy badawcze dla pojawienia się szczepionek mRNA.Podczas studiów była pełna zainteresowania badawczego mRNA.W swojej ponad 40-letniej karierze naukowo-badawczej wielokrotnie przeżywała niepowodzenia, nie ubiegała się o fundusze na badania naukowe i nie miała stabilnej pozycji naukowo-badawczej, ale zawsze nalegała na badania mRNA.

Kati Karito

Pojawienie się szczepionek mRNA ma trzy ważne punkty.

W pierwszym etapie udało jej się wyprodukować pożądaną cząsteczkę mRNA poprzez hodowlę komórkową, ale napotkała problem z zapewnieniem funkcji mRNA w organizmie: po wstrzyknięciu mRNA myszy zostałby połknięty przez układ odpornościowy myszy.Potem poznała Weissmana.Wykorzystali cząsteczkę w tRNA zwaną pseudourydyną, aby mRNA uniknął odpowiedzi immunologicznej.][2].
W drugim etapie, około 2000 roku, prof. Pieter Cullis badał lipidowe nanotechnologie LNP do dostarczania in vivo siRNA do zastosowań związanych z wyciszaniem genów [3][4].Organizacja Weissmana Kariko i in.stwierdzili, że LNP jest odpowiednim nośnikiem mRNA in vivo i może stać się cennym narzędziem do dostarczania mRNA kodującego białka terapeutyczne, a następnie zweryfikowane w profilaktyce wirusa Zika, HIV i nowotworów [5]][6][7][8].

W trzecim kroku, w latach 2010 i 2013, Moderna i BioNTech sukcesywnie uzyskiwały licencje patentowe związane z syntezą mRNA z Uniwersytetu Pensylwanii do dalszego rozwoju.Katalin została również starszym wiceprezesem BioNTech w 2013 r., aby dalej rozwijać szczepionki mRNA.

Obecnie szczepionki mRNA można stosować w chorobach zakaźnych, nowotworach i astmie.W przypadku szalejącego na świecie COVID-19 szczepionki mRNA mogą odgrywać rolę awangardy.

04
Perspektywy zastosowania szczepionki mRNA w COVID-19

W obliczu globalnej epidemii COVID-19 kraje ciężko pracują nad opracowaniem szczepionki, która powstrzyma epidemię.Jako nowy rodzaj szczepionki, szczepionka mRNA odegrała wiodącą rolę w nadejściu nowej epidemii korony.Wiele czołowych czasopism donosiło o roli mRNA w nowym koronawirusie SARS-CoV-2 (ryc. 3).

Ryc. 3 Raport na temat szczepionek mRNA w celu zapobiegania nowemu koronawirusowi (z NCBI)

Przede wszystkim wielu naukowców donosiło o badaniach nad szczepionką mRNA (mRNA SARS-CoV-2) przeciwko nowemu koronawirusowi u myszy.Na przykład: szczepionka mRNA (mRNA-LNP) z kapsułkowanymi nanocząstkami lipidowymi, wstrzyknięcie pojedynczej dawki indukuje silne odpowiedzi limfocytów T CD4+ i CD8+ typu 1, długowieczne odpowiedzi komórek B osocza i komórek pamięci oraz silną i trwałą odpowiedź przeciwciał neutralizujących.Wskazuje to, że szczepionka mRNA-LNP jest obiecującym kandydatem przeciwko COVID-19[9][10].

Po drugie, niektórzy naukowcy porównali wpływ mRNA SARS-CoV-2 i tradycyjnych szczepionek.W porównaniu z rekombinowanymi szczepionkami białkowymi: szczepionki mRNA znacznie przewyższają szczepionki białkowe pod względem odpowiedzi centrum rozmnażania, aktywacji Tfh, produkcji przeciwciał neutralizujących, specyficznych komórek B pamięci i długowiecznych komórek plazmatycznych [11].

Następnie, gdy kandydaci na szczepionki mRNA SARS-CoV-2 weszli do badań klinicznych, pojawiły się obawy dotyczące krótkiego czasu ochrony szczepionki.Naukowcy opracowali zamkniętą w lipidach formę szczepionki mRNA modyfikowanej nukleozydami, zwanej mRNA-RBD.Pojedyncze wstrzyknięcie może wytworzyć silne przeciwciała neutralizujące i odpowiedzi komórkowe, a także może prawie całkowicie chronić modelowe myszy zakażone 2019-nCoV, z wysokim poziomem przeciwciał neutralizujących utrzymującym się przez co najmniej 6,5 miesiąca.Dane te sugerują, że pojedyncza dawka mRNA-RBD zapewnia długotrwałą ochronę przed prowokacją SARS-CoV-2 [12].
Są też naukowcy pracujący nad opracowaniem nowych, bezpiecznych i skutecznych szczepionek przeciwko COVID-19, takich jak szczepionka BNT162b.Chronione makaki przed SARS-CoV-2, chroniły dolne drogi oddechowe przed wirusowym RNA, wytwarzały bardzo silne przeciwciała i nie wykazywały oznak nasilenia choroby.Dwóch kandydatów jest obecnie w trakcie oceny w badaniach I fazy, trwają również oceny w globalnych badaniach fazy II/III, a aplikacja jest tuż za rogiem [13].

05
Status szczepionki mRNA na świecie

Obecnie BioNTech, Moderna i CureVac są znani jako trzej najlepsi na świecie liderzy terapii mRNA.Wśród nich BioNTech i Moderna przodują w badaniach i rozwoju nowej szczepionki koronowej.Moderna koncentruje się na badaniach i rozwoju leków i szczepionek związanych z mRNA.Próbna szczepionka przeciwko COVID-19 fazy III mRNA-1273 to najszybciej rozwijający się projekt firmy.BioNTech jest również wiodącą na świecie firmą zajmującą się badaniami i rozwojem leków i szczepionek mRNA, posiadającą łącznie 19 leków/szczepionek mRNA, z których 7 weszło w fazę kliniczną.CureVac koncentruje się na badaniach i rozwoju leków/szczepionek mRNA i jest pierwszą firmą na świecie, która stworzyła linię produkcyjną RNA zgodną z GMP, koncentrując się na nowotworach, chorobach zakaźnych i chorobach rzadkich.

Produkty powiązane:Inhibitor RNaz
Słowa kluczowe: szczepionka miRNA, izolacja RNA, ekstrakcja RNA, inhibitor RNazy

Referencje:1.K Kariko, Buckstein M, Ni H i in.Tłumienie rozpoznawania RNA przez receptory Toll-podobne: wpływ modyfikacji nukleozydów i ewolucyjne pochodzenie RNA [J].Immunitet, 2005, 23(2):165-175.
2. K Karikó, Muramatsu H, Welsh FA, et al.Włączenie pseudourydyny do mRNA daje doskonały wektor nieimmunogenny o zwiększonej zdolności translacyjnej i stabilności biologicznej [J].Terapia molekularna, 2008.3.Chonn A, Cullis PR.Najnowsze postępy w technologiach liposomowych i ich zastosowaniach do ogólnoustrojowego dostarczania genów [J].Advanced Drug Delivery Review, 1998, 30(1-3):73.4.Kulkarni JA, Witzigmann D, Chen S i in.Technologia nanocząstek lipidowych do tłumaczenia klinicznego terapii siRNA [J].Sprawozdania z badań chemicznych, 2019, 52(9).5.Kariko, Katalin, Madden i in.Kinetyka ekspresji modyfikowanego nukleozydem mRNA dostarczanego myszom w nanocząstkach lipidowych różnymi drogami [J].Dziennik kontrolowanego uwalniania Dziennik Urzędowy Stowarzyszenia Kontrolowanego Wypuszczania, 2015.6.Ochrona przed wirusem Zika przez pojedyncze szczepienie mRNA zmodyfikowanym nukleozydem w małej dawce [J].Przyroda, 2017, 543(7644):248-251.7.Pardi N, Secreto AJ, Shan X i in.Podawanie zmodyfikowanego nukleozydem mRNA kodującego szeroko neutralizujące przeciwciało chroni humanizowane myszy przed prowokacją HIV-1 [J].Komunikaty natury, 2017, 8:14630.8.Stadler CR, BäHr-Mahmud H, Celik L i in.Eliminacja dużych guzów u myszy przez kodowane przez mRNA przeciwciała bispecyficzne [J].Medycyna Przyrodnicza, 2017.9.NN Zhang, Li XF, Deng YQ i in.Termostabilna szczepionka mRNA przeciwko COVID-19 [J].Komórka, 2020.10.D Laczko, Hogan MJ, Toulmin SA i in.Pojedyncza immunizacja szczepionkami mRNA modyfikowanymi nukleozydami wywołuje silną komórkową i humoralną odpowiedź immunologiczną przeciwko SARS-CoV-2 u myszy - ScienceDirect [J].2020.11.Lederer K, Castao D, Atria DG i in.Szczepionki mRNA SARS-CoV-2 sprzyjają silnym specyficznym antygenom odpowiedzi ośrodków zarodkowych związanych z wytwarzaniem przeciwciał neutralizujących [J].Immunitet, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Huang Q, Ji K, Tian S i in.Jednodawkowa szczepionka mRNA zapewnia długoterminową ochronę myszy transgenicznych hACE2 przed SARS-CoV-2[J].Komunikacja przyrodnicza.13.Vogel AB, Kanevsky I, Ye C i in.Immunogenne szczepionki BNT162b chronią makaki rezus przed SARS-CoV-2[J].Przyroda, 2021:1-10.