Na konferencii Vaccine and Health odborníci vyzvali, aby „každý venoval pozornosť mRNA vakcínam, ktoré poskytujú ľudským bytostiam neobmedzené myslenie“.Čo je teda vlastne mRNA vakcína?Ako bol objavený a aká je jeho aplikačná hodnota?Dokáže odolať zúreniu COVID-19 po celom svete?Vyvinula moja krajina úspešne vakcínu mRNA?Dnes sa dozvieme niečo o minulosti a súčasnosti mRNA vakcín.

01
Čo je mRNA v mRNA vakcínach?

mRNA (Messenger RNA), teda messenger RNA, je typ jednovláknovej RNA, ktorá sa prepisuje z vlákna DNA ako templát a nesie genetickú informáciu, ktorá môže viesť k syntéze proteínov.Laicky povedané, mRNA replikuje genetickú informáciu jedného vlákna dvojvláknovej DNA v jadre a potom jadro opustí, aby v cytoplazme vytvorila proteíny.V cytoplazme sa ribozómy pohybujú pozdĺž mRNA, čítajú jej bázovú sekvenciu a prekladajú ju na zodpovedajúcu aminokyselinu, pričom v konečnom dôsledku vytvárajú proteín (obrázok 1).

Obrázok 1 Pracovný proces mRNA

02
Čo je mRNA vakcína a čím je jedinečná?

mRNA vakcíny zavádzajú mRNA kódujúce antigény špecifické pre ochorenie do tela a využívajú mechanizmus syntézy proteínov hostiteľskej bunky na generovanie antigénov, čím spúšťajú imunitnú odpoveď.Zvyčajne môžu byť mRNA sekvencie špecifických antigénov konštruované podľa rôznych chorôb, zabalené a transportované do buniek novými lipidovými nanonosičovými časticami a potom sú mRNA sekvencie ľudských ribozómov použité na transláciu mRNA sekvencií na produkciu chorobných antigénnych proteínov, ktoré sú rozpoznávané autoimunitným systémom po sekrécii, aby sa dosiahla imunitná odpoveď, aby sa dosiahla úloha prevencie choroby (obr.2).

Obrázok 2. In vivo účinok mRNA vakcíny

Čo je teda jedinečné na tomto type vakcíny mRNA v porovnaní s tradičnými vakcínami?mRNA vakcíny sú najmodernejšie vakcíny tretej generácie a je potrebný ďalší výskum na zvýšenie ich stability, reguláciu ich imunogenicity a vývoj nových technológií dodávania.

Do prvej generácie tradičných vakcín patria najmä inaktivované vakcíny a živé oslabené vakcíny, ktoré sú najpoužívanejšie.Inaktivované vakcíny označujú najprv kultiváciu vírusov alebo baktérií a ich následnú inaktiváciu teplom alebo chemikáliami (zvyčajne formalínom);živé atenuované vakcíny označujú patogény, ktoré mutujú a oslabujú svoju toxicitu po rôznych liečebných postupoch.ale stále si zachováva svoju imunogenicitu.Jeho naočkovanie do tela nespôsobí výskyt choroby, ale patogén môže v tele rásť a množiť sa, spúšťať imunitnú odpoveď organizmu a zohrávať úlohu pri získavaní dlhodobej alebo celoživotnej ochrany.

Druhá generácia nových vakcín zahŕňa podjednotkové vakcíny a rekombinantné proteínové vakcíny.Podjednotková vakcína je očkovacia podjednotková vakcína vyrobená z hlavných ochranných imunogénnych zložiek patogénnych baktérií, t. j. chemickým rozkladom alebo riadenou proteolýzou je extrahovaná špeciálna proteínová štruktúra baktérií a vírusov a vylúčená.Vakcíny vyrobené z imunologicky aktívnych fragmentov;rekombinantné proteínové vakcíny sú antigénové rekombinantné proteíny produkované v rôznych bunkových expresných systémoch.

Tretia generácia špičkových vakcín zahŕňa DNA vakcíny a mRNA vakcíny.Ide o priame zavedenie fragmentu vírusového génu (DNA alebo RNA) kódujúceho určitý antigénny proteín do živočíšnych somatických buniek (injekcia vakcíny do ľudského tela) a produkciu antigénneho proteínu prostredníctvom systému proteínovej syntézy hostiteľskej bunky, čo prinúti hostiteľa, aby vytvoril imunitu voči antigénnej proteínovej odpovedi, aby sa dosiahol účel prevencie a liečby ochorenia.Rozdiel medzi nimi je v tom, že DNA sa najprv prepíše do mRNA a potom sa syntetizuje proteín, zatiaľ čo mRNA sa syntetizuje priamo.

03
História objavov a aplikačná hodnota mRNA vakcíny

Pokiaľ ide o mRNA vakcíny, musíme spomenúť vynikajúcu vedkyňu Kati Kariko, ktorá položila solídny vedecký výskumný základ pre príchod mRNA vakcín.Počas štúdia bola plná výskumného záujmu o mRNA.Vo svojej viac ako 40-ročnej vedeckovýskumnej kariére trpela opakovanými neúspechmi, neuchádzala sa o prostriedky na vedecký výskum a nemala stabilné vedecko-výskumné postavenie, no vždy trvala na výskume mRNA.

Kati Karito

V nástupe mRNA vakcín sú tri dôležité uzly.

V prvom kroku sa jej podarilo vyprodukovať želanú molekulu mRNA prostredníctvom bunkovej kultúry, ale narazila na problém pri fungovaní funkcie mRNA v tele: po injekcii mRNA do myši by ju imunitný systém myši prehltol.Potom stretla Weissmana.Použili molekulu v tRNA nazývanú pseudouridín, aby sa mRNA vyhla imunitnej odpovedi.][2].
V druhom kroku, okolo roku 2000, Prof. Pieter Cullis študoval LNP lipidovej nanotechnológie pre in vivo dodávanie siRNA pre aplikácie na umlčanie génov [3][4].Weissmanova organizácia Kariko a spol.zistili, že LNP je vhodným nosičom mRNA in vivo a môže sa stať cenným nástrojom na dodávanie mRNA kódujúcich terapeutické proteíny a následne overené v prevencii vírusu Zika, HIV a nádorov [5] ][6][7][8].

V treťom kroku, v rokoch 2010 a 2013, Moderna a BioNTech postupne získali patentové licencie súvisiace so syntézou mRNA od Pensylvánskej univerzity na ďalší vývoj.Katalin sa tiež v roku 2013 stala senior viceprezidentkou BioNTech pre ďalší vývoj mRNA vakcín.

Dnes je možné mRNA vakcíny použiť pri infekčných ochoreniach, nádoroch a astme.V prípade COVID-19 zúriaceho po celom svete môžu mRNA vakcíny hrať úlohu predvoja.

04
Perspektíva aplikácie mRNA vakcíny v COVID-19

S globálnou epidémiou COVID-19 krajiny tvrdo pracujú na vývoji vakcíny na potlačenie epidémie.Ako nový typ vakcíny hrala mRNA vakcína vedúcu úlohu pri nástupe novej epidémie koruny.Mnoho špičkových časopisov informovalo o úlohe mRNA v novom koronavíruse SARS-CoV-2 (obrázok 3).

Obrázok 3 Správa o mRNA vakcínach na prevenciu nového koronavírusu (od NCBI)

Po prvé, mnohí vedci informovali o výskume mRNA vakcíny (SARS-CoV-2 mRNA) proti novému koronavírusu u myší.Napríklad: vakcína mRNA modifikovaná nukleozidmi zapuzdrená lipidovými nanočasticami (mRNA-LNP), jednodávková injekcia indukuje silné reakcie CD4+ T a CD8+ T buniek typu 1, dlhotrvajúce reakcie plazmy a pamäťových B buniek a robustnú a trvalú odpoveď neutralizujúcich protilátok.To naznačuje, že vakcína mRNA-LNP je sľubným kandidátom proti COVID-19[9][10].

Po druhé, niektorí vedci porovnávali účinky SARS-CoV-2 mRNA a tradičných vakcín.V porovnaní s rekombinantnými proteínovými vakcínami: mRNA vakcíny sú oveľa lepšie ako proteínové vakcíny v reakcii zárodočných centier, aktivácii Tfh, produkcii neutralizujúcich protilátok, špecifických pamäťových B bunkách a plazmatických bunkách s dlhou životnosťou [11].

Potom, keď kandidáti na vakcínu SARS-CoV-2 mRNA vstúpili do klinických skúšok, vznikli obavy z krátkeho trvania ochrany vakcínou.Vedci vyvinuli lipidovo zapuzdrenú formu nukleozidmi modifikovanej mRNA vakcíny s názvom mRNA-RBD.Jedna injekcia môže generovať silné neutralizačné protilátky a bunkové reakcie a môže takmer úplne ochrániť modelové myši infikované 2019-nCoV, pričom vysoké hladiny neutralizačných protilátok sa udržiavajú najmenej 6,5 mesiaca.Tieto údaje naznačujú, že jedna dávka mRNA-RBD poskytuje dlhodobú ochranu proti infekcii SARS-CoV-2 [12].
Existujú aj vedci, ktorí pracujú na vývoji nových bezpečných a účinných vakcín proti COVID-19, ako je napríklad vakcína BNT162b.Chránené makaky pred SARS-CoV-2, chránili dolné dýchacie cesty pred vírusovou RNA, produkovali vysoko účinné protilátky a nevykazovali žiadne známky zosilnenia ochorenia.Dvaja kandidáti sú v súčasnosti v štádiu hodnotenia v štúdiách fázy I a prebieha aj hodnotenie v globálnych štúdiách fázy II/III a aplikácia je hneď za rohom [13].

05
Stav mRNA vakcíny vo svete

V súčasnosti sú BioNTech, Moderna a CureVac známe ako trojka najlepších svetových lídrov v terapii mRNA.Spomedzi nich sú BioNTech a Moderna v popredí výskumu a vývoja novej korunnej vakcíny.Moderna sa zameriava na výskum a vývoj liekov a vakcín súvisiacich s mRNA.Skúšobná vakcína COVID-19 fázy III mRNA-1273 je najrýchlejšie rastúcim projektom spoločnosti.BioNTech je tiež vedúcou svetovou spoločnosťou v oblasti výskumu a vývoja liekov a vakcín mRNA s celkovo 19 liekmi/vakcínami mRNA, z ktorých 7 vstúpilo do klinického štádia.CureVac sa zameriava na výskum a vývoj mRNA liekov/vakcín a je prvou spoločnosťou na svete, ktorá zaviedla výrobnú linku RNA v súlade s GMP so zameraním na nádory, infekčné choroby a zriedkavé choroby.

Súvisiace produkty:Inhibítor RNázy
Kľúčové slová: miRNA vakcína, izolácia RNA, extrakcia RNA, inhibítor RNázy

Referencie:1.K Karikó, Buckstein M, Ni H, a kol.Potlačenie rozpoznávania RNA Toll-like receptormi: Vplyv modifikácie nukleozidov a evolučný pôvod RNA[J].Imunita, 2005, 23 (2): 165-175.
2. K Karikó, Muramatsu H, Welsh FA, et al.Inkorporácia pseudouridínu do mRNA poskytuje vynikajúci neimunogénny vektor so zvýšenou translačnou kapacitou a biologickou stabilitou[J].Molekulárna terapia, 2008.3.Chonn A, Cullis PR.Nedávne pokroky v lipozómových technológiách a ich aplikáciách na systémové dodávanie génov [J].Advanced Drug Delivery Reviews, 1998, 30(1-3):73.4.Kulkarni JA, Witzigmann D, Chen S, a kol.Technológia lipidových nanočastíc pre klinickú transláciu siRNA Therapeutics[J].Účty chemického výskumu, 2019, 52(9).5.Kariko, Katalin, Madden a kol.Kinetika expresie nukleozidmi modifikovanej mRNA dodávanej v lipidových nanočasticiach myšiam rôznymi cestami[J].Vestník kontrolovaného vydania Úradný vestník Spoločnosti riadeného uvoľňovania, 2015.6.Ochrana proti vírusu Zika jednorazovou nízkou dávkou nukleozidom modifikovanej mRNA vakcinácie[J].Príroda, 2017, 543(7644):248-251,7.Pardi N, Secreto AJ, Shan X, a kol.Podávanie nukleozidmi modifikovanej mRNA kódujúcej široko neutralizujúcu protilátku chráni humanizované myši pred infekciou HIV-1[J].Nature Communications, 2017, 8:14630,8.Stadler CR, B?Hr-Mahmud H, Celik L, et al.Eliminácia veľkých nádorov u myší bišpecifickými protilátkami kódovanými mRNA[J].Prírodná medicína, 2017.9.NN Zhang, Li XF, Deng YQ a kol.Termostabilná mRNA vakcína proti COVID-19[J].Cela, 10. 2020.D Laczkó, Hogan MJ, Toulmin SA, a kol.Jediná imunizácia nukleozidmi modifikovanými mRNA vakcínami vyvoláva silné bunkové a humorálne imunitné reakcie proti SARS-CoV-2 u myší - ScienceDirect[J].2020.11.Lederer K., Castao D., Atria DG, a kol.mRNA vakcíny SARS-CoV-2 podporujú silné reakcie zárodočných centier špecifických pre antigény spojené s tvorbou neutralizačných protilátok[J].Imunita, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Huang Q, Ji K, Tian S, a kol.Jednodávková mRNA vakcína poskytuje dlhodobú ochranu hACE2 transgénnym myšiam pred SARS-CoV-2[J].Prírodné komunikácie.13.Vogel AB, Kanevsky I, Ye C, a kol.Imunogénne vakcíny BNT162b chránia makaky rhesus pred SARS-CoV-2[J].Príroda, 2021: 1-10.