Na konferenci o cepivih in zdravju so strokovnjaki pozvali, naj bodo "vsi pozorni na cepiva mRNA, ki človeku zagotavljajo neomejeno razmišljanje."Torej, kaj točno je mRNA cepivo?Kako so ga odkrili in kakšna je njegova uporabniška vrednost?Se lahko upre COVID-19, ki divja po vsem svetu?Ali je moja država uspešno razvila cepivo mRNA?Danes se poučimo o preteklosti in sedanjosti cepiv mRNA.

01
Kaj je mRNA v cepivih mRNA?

mRNA (messenger RNA), to je sporočilna RNA, je vrsta enoverižne RNA, ki je prepisana iz verige DNA kot predloge in nosi genetske informacije, ki lahko vodijo sintezo beljakovin.Laično povedano, mRNA posnema genetske informacije ene verige dvoverižne DNA v jedru in nato zapusti jedro, da proizvede beljakovine v citoplazmi.V citoplazmi se ribosomi premikajo vzdolž mRNA, berejo njeno bazno zaporedje in ga prevedejo v ustrezno aminokislino, pri čemer na koncu tvorijo protein (slika 1).

Slika 1 Delovni proces mRNA

02
Kaj je mRNA cepivo in zakaj je edinstveno?

Cepiva mRNA vnesejo mRNA, ki kodira antigene, specifične za bolezen, v telo in uporabijo mehanizem sinteze beljakovin gostiteljske celice za generiranje antigenov, s čimer sprožijo imunski odziv.Običajno je mogoče zaporedja mRNA specifičnih antigenov konstruirati glede na različne bolezni, zapakirati in transportirati v celice z novimi delci nanonosilcev lipidov, nato pa se zaporedja mRNA človeških ribosomov uporabijo za prevajanje zaporedij mRNA za proizvodnjo proteinov antigenov bolezni, ki jih avtoimunski sistem po izločanju prepozna za ustvarjanje imunskega odziva, da se doseže vloga preprečevanja bolezni (slika 2).

Slika 2. In vivo učinek mRNA cepiva

Kaj je torej edinstveno pri tej vrsti cepiva mRNA v primerjavi s tradicionalnimi cepivi?Cepiva mRNA so najsodobnejša cepiva tretje generacije in potrebne so nadaljnje raziskave za izboljšanje njihove stabilnosti, uravnavanje njihove imunogenosti in razvoj novih tehnologij za dostavo.

Prva generacija tradicionalnih cepiv vključuje predvsem inaktivirana cepiva in živa oslabljena cepiva, ki so najbolj razširjena.Inaktivirana cepiva se nanašajo na prvo gojenje virusov ali bakterij in njihovo nato inaktivacijo s toploto ali kemikalijami (običajno formalinom);živa oslabljena cepiva se nanašajo na patogene, ki po različnih zdravljenjih mutirajo in oslabijo svojo toksičnost.vendar še vedno ohranja svojo imunogenost.Če ga cepimo v telo, ne bomo povzročili pojava bolezni, vendar pa lahko povzročitelj v telesu raste in se razmnožuje, sproži imunski odziv telesa in igra vlogo pri pridobivanju dolgotrajne ali doživljenjske zaščite.

Druga generacija novih cepiv vključuje podenotna cepiva in rekombinantna proteinska cepiva.Podenotno cepivo je vakcinsko podenotno cepivo, sestavljeno iz glavnih zaščitnih imunogenih komponent patogenih bakterij, to je, da se s kemično razgradnjo ali nadzorovano proteolizo ekstrahira in izloči posebna proteinska struktura bakterij in virusov.Cepiva iz imunološko aktivnih fragmentov;rekombinantna proteinska cepiva so antigenski rekombinantni proteini, proizvedeni v različnih celičnih ekspresijskih sistemih.

Tretja generacija najsodobnejših cepiv vključuje cepiva DNA in cepiva mRNA.Gre za neposredno uvedbo fragmenta virusnega gena (DNA ali RNA), ki kodira določeno antigensko beljakovino, v živalske somatske celice (injiciranje cepiva v človeško telo) in proizvodnjo antigenske beljakovine skozi sistem za sintezo beljakovin gostiteljske celice, s čimer spodbudi gostitelja, da ustvari imunost na odziv antigenskega proteina, da bi dosegli namen preprečevanja in zdravljenja bolezni.Razlika med obema je v tem, da se DNK najprej prepiše v mRNA in nato sintetizira protein, medtem ko se mRNA sintetizira neposredno.

03
Zgodovina odkritja in vrednost uporabe cepiva mRNA

Ko govorimo o cepivih mRNA, moramo omeniti izjemno znanstvenico Kati Kariko, ki je postavila trdne znanstvenoraziskovalne temelje za pojav cepiv mRNA.Med študijem je bila polna raziskovalnega zanimanja za mRNA.V svoji več kot 40-letni znanstvenoraziskovalni karieri je večkrat doživela padce, ni se prijavljala na razpise za znanstvenoraziskovalna sredstva, ni imela stabilne znanstvenoraziskovalne pozicije, a je vedno vztrajala pri raziskovanju mRNA.

Kati Karito

Pri pojavu mRNA cepiv obstajajo tri pomembna vozlišča.

V prvem koraku ji je s celično kulturo uspelo proizvesti želeno molekulo mRNK, vendar je naletela na težavo pri delovanju mRNK v telesu: po vbrizganju mRNK v miš bi jo pogoltnil mišji imunski sistem.Potem je spoznala Weissmana.Uporabili so molekulo v tRNA, imenovano psevdouridin, da bi se mRNA izognila imunskemu odzivu.][2].
V drugem koraku, okoli leta 2000, je prof. Pieter Cullis preučeval lipidno nanotehnologijo LNP za in vivo dostavo siRNA za aplikacije za utišanje genov [3][4].Weissmanova organizacija Kariko et al.ugotovili, da je LNP primeren nosilec mRNA in vivo in lahko postane dragoceno orodje za dostavo terapevtskih proteinov, ki kodirajo mRNA, in nato preverjeno pri preprečevanju virusa Zika, HIV in tumorjev [5] ][6][7][8].

V tretjem koraku, v letih 2010 in 2013, sta Moderna in BioNTech zaporedoma pridobili patentne licence v zvezi s sintezo mRNA od Univerze v Pensilvaniji za nadaljnji razvoj.Katalin je leta 2013 postal tudi višji podpredsednik podjetja BioNTech za nadaljnji razvoj cepiv mRNA.

Danes lahko mRNA cepiva uporabljamo pri nalezljivih boleznih, tumorjih in astmi.V primeru COVID-19, ki divja po vsem svetu, lahko cepiva mRNA igrajo vlogo predvodnice.

04
Možnosti uporabe cepiva mRNA pri COVID-19

Zaradi svetovne epidemije COVID-19 si države močno prizadevajo razviti cepivo za zajezitev epidemije.Kot nova vrsta cepiva je imelo cepivo mRNA vodilno vlogo pri pojavu nove kronske epidemije.Številne vrhunske revije so poročale o vlogi mRNA pri novem koronavirusu SARS-CoV-2 (slika 3).

Slika 3 Poročilo o cepivih mRNA za preprečevanje novega koronavirusa (iz NCBI)

Prvič, številni znanstveniki so poročali o raziskavi mRNA cepiva (SARS-CoV-2 mRNA) proti novemu koronavirusu pri miših.Na primer: cepivo mRNA, modificirano z lipidnimi nanodelci, modificirano nukleozidom (mRNA-LNP), injekcija z enim odmerkom inducira močne odzive celic CD4+ T in CD8+ T tipa 1, odzive dolgožive celice plazme in spominskih celic B ter močan in trajen odziv nevtralizirajočih protiteles.To kaže, da je cepivo mRNA-LNP obetaven kandidat proti COVID-19[9][10].

Drugič, nekateri znanstveniki so primerjali učinke mRNA SARS-CoV-2 in tradicionalnih cepiv.V primerjavi z rekombinantnimi proteinskimi cepivi: mRNA cepiva so veliko boljša od proteinskih cepiv glede odziva zarodnega središča, aktivacije Tfh, proizvodnje nevtralizirajočih protiteles, specifičnih spominskih celic B in dolgoživih plazemskih celic [11].

Potem, ko so kandidati za cepivo mRNA proti SARS-CoV-2 vstopili v klinična preskušanja, so se pojavili pomisleki glede kratkega trajanja zaščite s cepivom.Znanstveniki so razvili lipidno inkapsulirano obliko cepiva mRNA, modificiranega z nukleozidi, imenovano mRNA-RBD.Ena sama injekcija lahko ustvari močna nevtralizirajoča protitelesa in celične odzive ter lahko skoraj popolnoma zaščiti modelne miši, okužene z 2019-nCoV, pri čemer se visoka raven nevtralizirajočih protiteles vzdržuje vsaj 6,5 mesecev.Ti podatki kažejo, da en sam odmerek mRNA-RBD zagotavlja dolgoročno zaščito pred izzivom SARS-CoV-2 [12].
Obstajajo tudi znanstveniki, ki se ukvarjajo z razvojem novih varnih in učinkovitih cepiv proti COVID-19, kot je cepivo BNT162b.Zaščitili makake pred SARS-CoV-2, zaščitili spodnja dihala pred virusno RNK, proizvedli zelo močna protitelesa in niso kazali znakov napredovanja bolezni.Dva kandidata sta trenutno v fazi ocenjevanja v preskušanjih faze I, prav tako poteka ocenjevanje v preskušanjih globalne faze II/III in prijava je tik pred vrati [13].

05
Status mRNA cepiva v svetu

Trenutno so BioNTech, Moderna in CureVac znani kot tri najboljša svetovna vodilna podjetja pri zdravljenju mRNA.Med njimi sta BioNTech in Moderna v ospredju raziskav in razvoja novega kronskega cepiva.Moderna se osredotoča na raziskave in razvoj zdravil in cepiv, povezanih z mRNA.Preskusno cepivo mRNA-1273 faze III proti COVID-19 je najhitreje rastoči projekt podjetja.BioNTech je tudi vodilno svetovno podjetje za raziskave in razvoj zdravil in cepiv mRNA s skupno 19 zdravili/cepivi mRNA, od katerih jih je 7 prešlo v klinično fazo.CureVac se osredotoča na raziskave in razvoj mRNA zdravil/cepiv in je prvo podjetje na svetu, ki je vzpostavilo proizvodno linijo RNA, skladno z GMP, ki se osredotoča na tumorje, nalezljive bolezni in redke bolezni.

Podobni izdelki:Inhibitor RNaze
Ključne besede: miRNA cepivo, izolacija RNA, ekstrakcija RNA, zaviralec RNAze

Literatura:1.K Karikó, Buckstein M, Ni H, et al.Zatiranje prepoznavanja RNA s Toll-like receptorji: Vpliv modifikacije nukleozidov in evolucijski izvor RNA [J].Imuniteta, 2005, 23(2):165-175.
2. K Karikó, Muramatsu H, Welsh FA, et al.Vključitev psevdouridina v mRNA daje vrhunski neimunogeni vektor s povečano translacijsko zmogljivostjo in biološko stabilnostjo [J].Molekularna terapija, 2008.3.Chonn A, Cullis PR.Nedavni napredek v tehnologijah liposomov in njihovih aplikacijah za sistemsko dostavo genov [J].Advanced Drug Delivery Reviews, 1998, 30(1-3):73.4.Kulkarni JA, Witzigmann D, Chen S, et al.Tehnologija lipidnih nanodelcev za klinično prevajanje terapevtikov siRNA [J].Računi kemijskih raziskav, 2019, 52(9).5.Kariko, Katalin, Madden, et al.Kinetika ekspresije mRNA, modificirane z nukleozidi, dostavljene v lipidnih nanodelcih mišim po različnih poteh [J].Journal of Controlled Release Uradni list družbe Controlled Release Society, 2015.6.Zaščita proti virusu zika z enim samim cepljenjem z nizkoodmerno nukleozidno spremenjeno mRNA[J].Narava, 2017, 543(7644):248-251.7.Pardi N, Secreto AJ, Shan X, et al.Dajanje nukleozidno modificirane mRNA, ki kodira široko nevtralizirajoče protitelo, ščiti humanizirane miši pred izzivom HIV-1 [J].Nature Communications, 2017, 8: 14630.8.Stadler CR, B?Hr-Mahmud H, Celik L, et al.Odprava velikih tumorjev pri miših z bispecifičnimi protitelesi, kodiranimi z mRNA [J].Nature Medicine, 2017.9.NN Zhang, Li XF, Deng YQ, et al.Termostabilno mRNA cepivo proti COVID-19 [J].Celica, 2020.10.D Laczkó, Hogan MJ, Toulmin SA, et al.Ena sama imunizacija z nukleozidno modificiranimi cepivi mRNA izzove močan celični in humoralni imunski odziv proti SARS-CoV-2 pri miših - ScienceDirect[J].2020.11.Lederer K, Castao D, Atria DG, et al.Cepiva mRNA SARS-CoV-2 spodbujajo močne odzive germinalnega centra, specifične za antigen, povezane z nastajanjem nevtralizirajočih protiteles [J].Imuniteta, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Huang Q, Ji K, Tian S et al.Cepivo z enim odmerkom mRNA zagotavlja dolgoročno zaščito za transgene miši hACE2 pred SARS-CoV-2[J].Komunikacije narave.13.Vogel AB, Kanevsky I, Ye C, et al.Imunogena cepiva BNT162b ščitijo rezus makake pred SARS-CoV-2[J].Narava, 2021:1-10.