Na Konferenciji o vakcinama i zdravlju, stručnjaci su pozvali da "svi treba da obrate pažnju na mRNA vakcine, koje ljudima pružaju neograničeno razmišljanje".Dakle, šta je zapravo mRNA vakcina?Kako je otkriven i koja je njegova primjena?Može li se oduprijeti COVID-19 koji bjesni širom svijeta?Da li je moja zemlja uspješno razvila mRNA vakcinu?Danas ćemo naučiti o prošlosti i sadašnjosti mRNA vakcina.

01
Šta je mRNA u mRNA vakcinama?

mRNA (Messenger RNA), odnosno glasnička RNA, je vrsta jednolančane RNK koja se transkribuje iz lanca DNK kao šablona i nosi genetske informacije koje mogu voditi sintezu proteina.Laički rečeno, mRNA replicira genetsku informaciju jednog lanca dvolančane DNK u jezgru, a zatim napušta jezgro kako bi proizveo proteine ​​u citoplazmi.U citoplazmi, ribozomi se kreću duž mRNA, čitaju njenu baznu sekvencu i prevode je u odgovarajuću aminokiselinu, na kraju formirajući protein (slika 1).

Slika 1 radni proces mRNA

02
Šta je mRNA vakcina i šta je čini jedinstvenom?

mRNA vakcine uvode mRNA koja kodira antigene specifične za bolest u tijelo i koriste mehanizam sinteze proteina ćelije domaćina za stvaranje antigena, čime se pokreće imunološki odgovor.Obično se sekvence mRNA specifičnih antigena mogu konstruisati u skladu sa različitim bolestima, pakovati i transportovati u ćelije novim česticama lipidnih nanonosača, a zatim se sekvence mRNA ljudskih ribozoma koriste za translaciju sekvenci mRNA za proizvodnju proteina antigena bolesti, koje prepoznaje autoimuni sistem nakon sekrecije bolesti (tako da se postigne uloga imunog sistema za prevenciju bolesti).

Slika 2. In vivo efekat mRNA vakcine

Dakle, šta je jedinstveno kod ove vrste mRNA vakcine u poređenju sa tradicionalnim vakcinama?mRNA vakcine su najsavremenije vakcine treće generacije i potrebna su dalja istraživanja kako bi se poboljšala njihova stabilnost, regulisala njihova imunogenost i razvile nove tehnologije isporuke.

Prva generacija tradicionalnih vakcina uglavnom uključuje inaktivirane vakcine i žive atenuirane vakcine, koje se najčešće koriste.Inaktivirane vakcine se odnose na prvo uzgajanje virusa ili bakterija, a zatim njihovu inaktivaciju toplotom ili hemikalijama (obično formalinom);žive atenuirane vakcine odnose se na patogene koji mutiraju i slabe svoju toksičnost nakon različitih tretmana.ali i dalje zadržava svoju imunogenost.Inokulacija u tijelo neće uzrokovati pojavu bolesti, ali patogen može rasti i razmnožavati se u tijelu, pokrenuti imunološki odgovor tijela i igrati ulogu u postizanju dugoročne ili doživotne zaštite.

Druga generacija novih vakcina uključuje podjedinične vakcine i rekombinantne proteinske vakcine.Podjedinična vakcina je vakcina podjedinična vakcina napravljena od glavnih zaštitnih imunogenskih komponenti patogenih bakterija, odnosno hemijskom razgradnjom ili kontrolisanom proteolizom, posebna proteinska struktura bakterija i virusa se ekstrahuje i skrinira.Cjepiva napravljena od imunološki aktivnih fragmenata;rekombinantne proteinske vakcine su antigen rekombinantni proteini proizvedeni u različitim sistemima ćelijske ekspresije.

Treća generacija najsavremenijih vakcina uključuje DNK vakcine i mRNA vakcine.To je direktno uvođenje fragmenta virusnog gena (DNK ili RNK) koji kodira određeni antigenski protein u životinjske somatske ćelije (ubrizgavanje vakcine u ljudsko tijelo) i proizvodnju antigenskog proteina kroz sistem sinteze proteina ćelije domaćina, podstičući domaćina da proizvede imunitet na odgovor antigena proteina kako bi se postigla svrha prevencije i liječenja bolesti.Razlika između njih je u tome što se DNK prvo transkribuje u mRNA, a zatim se sintetiše protein, dok se mRNA direktno sintetiše.

03
Istorija otkrića i vrijednost primjene mRNA vakcine

Kada su u pitanju mRNA vakcine, moramo pomenuti izuzetnu naučnicu, Kati Kariko, koja je postavila solidne naučno istraživačke osnove za pojavu mRNA vakcina.Bila je puna istraživačkog interesovanja za mRNA dok je studirala.U svojoj više od 40 godina naučno-istraživačke karijere, doživjela je višestruke neuspjehe, nije konkurisala za fondove za naučnoistraživački rad i nije imala stabilnu naučnoistraživačku poziciju, ali je uvijek insistirala na istraživanju mRNA.

Kati Karito

Postoje tri važna čvora u pojavi mRNA vakcina.

U prvom koraku uspjela je proizvesti željeni mRNA molekul kroz ćelijsku kulturu, ali je naišla na problem da mRNA funkcionira u tijelu: nakon ubrizgavanja mRNA u miša, progutao bi je imunološki sistem miša.Tada je upoznala Weissmana.Koristili su molekul u tRNA nazvan pseudouridin kako bi natjerali mRNA da izbjegne imunološki odgovor.][2].
U drugom koraku, oko 2000. godine, prof. Pieter Cullis proučavao je LNP-ove lipidne nanotehnologije za in vivo isporuku siRNA za primjene utišavanja gena [3][4].Weissman organizacija Kariko et al.otkrili da je LNP prikladan nosilac mRNA in vivo i da može postati vrijedan alat za isporuku mRNA koji kodira terapijske proteine, a potom je potvrđen u prevenciji Zika virusa, HIV-a i tumora [5] ][6][7][8].

U trećem koraku, 2010. i 2013. godine, Moderna i BioNTech su sukcesivno dobijali patentne licence u vezi sa sintezom mRNA od Univerziteta Pensilvanije za dalji razvoj.Katalin je također postala viši potpredsjednik BioNTech-a 2013. za daljnji razvoj mRNA vakcina.

Danas se mRNA vakcine mogu koristiti kod zaraznih bolesti, tumora i astme.U slučaju COVID-19 koji bjesni širom svijeta, mRNA vakcine mogu igrati ulogu avangarde.

04
Izgledi primjene mRNA vakcine u COVID-19

Uz globalnu epidemiju COVID-19, zemlje naporno rade na razvoju vakcine za suzbijanje epidemije.Kao nova vrsta vakcine, mRNA vakcina je odigrala vodeću ulogu u pojavljivanju nove epidemije krune.Mnogi vrhunski časopisi izvještavaju o ulozi mRNA u novom koronavirusu SARS-CoV-2 (Slika 3).

Slika 3 Izvještaj o mRNA vakcinama za sprečavanje novog koronavirusa (od NCBI)

Prije svega, mnogi naučnici su prijavili istraživanje mRNA vakcine (SARS-CoV-2 mRNA) protiv novog koronavirusa kod miševa.Na primjer: vakcina mRNA (mRNA-LNP) modificirana mRNA (mRNA-LNP) inkapsulirana nanočesticama lipida, injekcija s jednom dozom inducira jake reakcije CD4+ T i CD8+ T stanica tipa 1, dugovječne reakcije B stanica plazme i memorije, te robustan i trajni odgovor neutralizirajućih antitijela.Ovo ukazuje da je mRNA-LNP vakcina obećavajući kandidat protiv COVID-19[9][10].

Drugo, neki naučnici su uporedili efekte SARS-CoV-2 mRNA i tradicionalnih vakcina.U poređenju sa rekombinantnim proteinskim vakcinama: mRNA vakcine su daleko superiornije od proteinskih vakcina u odgovoru germinalnog centra, aktivaciji Tfh, proizvodnji neutralizujućih antitela, B ćelijama specifične memorije i dugovečnim plazma ćelijama [11] .

Zatim, kada su kandidati za SARS-CoV-2 mRNA vakcine ušli u klinička ispitivanja, pojavila se zabrinutost zbog kratkog trajanja zaštite vakcinom.Naučnici su razvili lipid-kapsuliran oblik mRNA vakcine modifikovane nukleozidima pod nazivom mRNA-RBD.Jedna injekcija može generirati snažna neutralizirajuća antitijela i ćelijske odgovore i može gotovo u potpunosti zaštititi model miševa zaraženih 2019-nCoV, s visokim nivoom neutralizirajućih antitijela koji se održavaju najmanje 6,5 mjeseci.Ovi podaci sugeriraju da jedna doza mRNA-RBD pruža dugoročnu zaštitu od izazova SARS-CoV-2 [12].
Tu su i naučnici koji rade na razvoju novih sigurnih i efikasnih vakcina protiv COVID-19, kao što je BNT162b vakcina.Štitio je makakije od SARS-CoV-2, štitio donji respiratorni trakt od virusne RNK, proizvodio vrlo snažna antitijela i nije pokazao znakove pogoršanja bolesti.Dva kandidata su trenutno u fazi evaluacije u fazi I ispitivanja, a evaluacija u globalnoj fazi II/III ispitivanja je također u toku, a prijava je pred vratima [13].

05
Status mRNA vakcine u svetu

Trenutno, BioNTech, Moderna i CureVac su poznati kao prva tri svjetska lidera u terapiji mRNA.Među njima, BioNTech i Moderna prednjače u istraživanju i razvoju nove krunske vakcine.Moderna se fokusirala na istraživanje i razvoj lijekova i vakcina povezanih s mRNA.Probna vakcina protiv COVID-19 faze III mRNA-1273 je najbrže rastući projekat kompanije.BioNTech je također vodeća svjetska kompanija za istraživanje i razvoj mRNA lijekova i vakcina, sa ukupno 19 mRNA lijekova/cjepiva, od kojih je 7 ušlo u kliničku fazu.CureVac se fokusirao na istraživanje i razvoj mRNA lijekova/cjepiva, i prva je kompanija na svijetu koja je uspostavila liniju za proizvodnju RNK usklađenu sa GMP, fokusirajući se na tumore, zarazne bolesti i rijetke bolesti.

Srodni proizvodi:RNase Inhibitor
Ključne riječi: miRNA vakcina, izolacija RNK, ekstrakcija RNK, inhibitor RNAze

Reference:1.K Karikó, Buckstein M, Ni H, et al.Potiskivanje prepoznavanja RNK od strane receptora sličnih Toll-u: Utjecaj modifikacije nukleozida i evolucijsko porijeklo RNK[J].Imunitet, 2005, 23(2):165-175.
2. K Karikó, Muramatsu H, Welsh FA, et al.Inkorporacija pseudouridina u mRNA daje superiorni neimunogeni vektor sa povećanim translacionim kapacitetom i biološkom stabilnošću[J].Molekularna terapija, 2008.3.Chonn A, Cullis PR.Nedavni napredak u tehnologijama liposoma i njihove primjene za sistemsku isporuku gena[J].Advanced Drug Delivery Reviews, 1998, 30(1-3):73.4.Kulkarni JA, Witzigmann D, Chen S, et al.Tehnologija lipidnih nanočestica za kliničko prevođenje siRNA Therapeutics[J].Računi hemijskih istraživanja, 2019, 52(9).5.Kariko, Katalin, Madden i dr.Kinetika ekspresije nukleozid-modifikovane mRNA dostavljene miševima u lipidnim nanočesticama različitim putevima [J].Journal of Controlled Release Official Journal of the Controlled Release Society, 2015.6.Zaštita od Zika virusa jednom vakcinacijom mRNA modificiranom niskom dozom nukleozida[J].Nature, 2017, 543(7644):248-251.7.Pardi N, Secreto AJ, Shan X, et al.Primjena nukleozid-modificirane mRNA koja kodira široko neutralizirajuće antitijelo štiti humanizirane miševe od HIV-1 izazova[J].Nature Communications, 2017, 8:14630.8.Stadler CR, B?Hr-Mahmud H, Celik L, et al.Eliminacija velikih tumora kod miševa pomoću mRNA kodiranih bispecifičnih antitijela[J].Medicina prirode, 9. 2017.NN Zhang, Li XF, Deng YQ, et al.Termostabilna mRNA vakcina protiv COVID-19[J].Ćelija, 10. 2020.D Laczkó, Hogan MJ, Toulmin SA, et al.Jedinstvena imunizacija mRNA vakcinama modifikovanim nukleozidima izaziva snažne ćelijske i humoralne imune odgovore protiv SARS-CoV-2 kod miševa - ScienceDirect[J].2020.11.Lederer K, Castao D, Atria DG, et al.SARS-CoV-2 mRNA vakcine pospješuju snažne reakcije germinalnog centra specifične za antigen povezane s stvaranjem neutralizirajućih antitijela[J].Imunitet, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Huang Q, Ji K, Tian S, et al.Jednodozna mRNA vakcina pruža dugoročnu zaštitu za hACE2 transgene miševe od SARS-CoV-2[J].Komunikacije u prirodi.13.Vogel AB, Kanevsky I, Ye C, et al.Imunogene BNT162b vakcine štite rezus makakije od SARS-CoV-2[J].Priroda, 2021:1-10.