Na konferenciji o cjepivima i zdravlju, stručnjaci su pozvali da "svi trebaju obratiti pozornost na mRNA cjepiva, koja ljudima daju neograničeno razmišljanje".Dakle, što je zapravo mRNA cjepivo?Kako je otkriven i kolika je njegova primjena?Može li se oduprijeti COVID-19 koji bjesni svijetom?Je li moja zemlja uspješno razvila mRNA cjepivo?Danas učimo o prošlosti i sadašnjosti mRNA cjepiva.

01
Što je mRNA u mRNA cjepivima?

mRNA (messenger RNA), odnosno glasnička RNA, vrsta je jednolančane RNA koja se prepisuje s lanca DNA kao predloška i nosi genetske informacije koje mogu voditi sintezu proteina.Laički rečeno, mRNA replicira genetsku informaciju jednog lanca dvolančane DNA u jezgri, a zatim napušta jezgru kako bi proizvela proteine ​​u citoplazmi.U citoplazmi, ribosomi se kreću duž mRNA, čitaju njenu baznu sekvencu i prevode je u odgovarajuću aminokiselinu, na kraju tvoreći protein (Slika 1).

Slika 1 Radni proces mRNA

02
Što je mRNA cjepivo i po čemu je jedinstveno?

mRNA cjepiva uvode mRNA koja kodira antigene specifične za bolest u tijelo i koriste mehanizam sinteze proteina stanice domaćina za stvaranje antigena, čime se pokreće imunološki odgovor.Obično se mRNA sekvence specifičnih antigena mogu konstruirati u skladu s različitim bolestima, pakirati i transportirati u stanice novim česticama nanonosača lipida, a zatim se mRNA sekvence ljudskih ribosoma koriste za prevođenje mRNA sekvenci za proizvodnju proteina antigena bolesti, koje prepoznaje autoimuni sustav nakon izlučivanja kako bi se stvorio imunološki odgovor, kako bi se postigla uloga prevencije bolesti (Slika 2).

Slika 2. In vivo učinak mRNA cjepiva

Dakle, što je jedinstveno u ovoj vrsti mRNA cjepiva u usporedbi s tradicionalnim cjepivima?MRNA cjepiva su najsuvremenija cjepiva treće generacije i potrebna su daljnja istraživanja kako bi se poboljšala njihova stabilnost, regulirala njihova imunogenost i razvile nove tehnologije isporuke.

Prva generacija tradicionalnih cjepiva uglavnom uključuje inaktivirana cjepiva i živa atenuirana cjepiva, koja su najraširenija.Inaktivirana cjepiva odnose se na prvo uzgoj virusa ili bakterija, a zatim njihovo inaktiviranje toplinom ili kemikalijama (obično formalinom);živa atenuirana cjepiva odnose se na patogene koji mutiraju i slabe svoju toksičnost nakon različitih tretmana.ali još uvijek zadržava svoju imunogenost.Inokulacija u tijelo neće uzrokovati pojavu bolesti, ali patogen može rasti i razmnožavati se u tijelu, potaknuti imunološki odgovor tijela i igrati ulogu u dobivanju dugoročne ili doživotne zaštite.

Druga generacija novih cjepiva uključuje podjedinična cjepiva i rekombinantna proteinska cjepiva.Subjedinično cjepivo je cjepivno podjedinično cjepivo sastavljeno od glavnih zaštitnih imunogenih komponenti patogenih bakterija, odnosno kemijskom razgradnjom ili kontroliranom proteolizom izdvaja se i izdvaja posebna proteinska struktura bakterija i virusa.Cjepiva izrađena od imunološki aktivnih fragmenata;rekombinantna proteinska cjepiva su antigenski rekombinantni proteini proizvedeni u različitim sustavima stanične ekspresije.

Treća generacija vrhunskih cjepiva uključuje DNA cjepiva i mRNA cjepiva.Radi se o izravnom uvođenju fragmenta virusnog gena (DNA ili RNA) koji kodira određeni antigenski protein u somatske stanice životinja (injekcija cjepiva u ljudsko tijelo) i proizvodnji antigenskog proteina kroz sustav sinteze proteina stanice domaćina, potičući domaćina da proizvede imunitet na antigenski proteinski odgovor kako bi se postigla svrha prevencije i liječenja bolesti.Razlika između to dvoje je u tome što se DNA prvo transkribira u mRNA, a zatim se sintetizira protein, dok se mRNA izravno sintetizira.

03
Povijest otkrića i vrijednost primjene mRNA cjepiva

Kada je riječ o mRNA cjepivima, moramo spomenuti izvrsnu znanstvenicu, Kati Kariko, koja je postavila solidne znanstvenoistraživačke temelje za pojavu mRNA cjepiva.Bila je puna istraživačkog interesa za mRNA dok je studirala.U više od 40 godina znanstvenoistraživačke karijere trpjela je višestruke padove, nije se prijavljivala na natječaje za znanstvena istraživanja, nije imala stabilnu znanstvenoistraživačku poziciju, ali je uvijek inzistirala na istraživanju mRNA.

Kati Karito

Tri su važna čvorišta u pojavi mRNA cjepiva.

U prvom koraku uspjela je proizvesti željenu molekulu mRNA putem stanične kulture, no naišla je na problem u funkcioniranju mRNA u tijelu: nakon ubrizgavanja mRNA u miša, progutao bi je imunološki sustav miša.Tada je upoznala Weissmana.Koristili su molekulu u tRNA koja se zove pseudouridin kako bi mRNA izbjegla imunološki odgovor.][2].
U drugom koraku, oko 2000., prof. Pieter Cullis proučavao je lipidnu nanotehnologiju LNP za in vivo isporuku siRNA za aplikacije utišavanja gena [3][4].Weissmanova organizacija Kariko et al.otkrili da je LNP prikladan nositelj mRNA in vivo, te može postati vrijedan alat za isporuku mRNA koja kodira terapijske proteine, a naknadno je potvrđeno u prevenciji Zika virusa, HIV-a i tumora [5] ][6][7][8].

U trećem koraku, 2010. i 2013. godine, Moderna i BioNTech sukcesivno su od Sveučilišta u Pennsylvaniji dobili patentne licence vezane uz sintezu mRNA za daljnji razvoj.Katalin je također postala viša potpredsjednica BioNTecha 2013. za daljnji razvoj mRNA cjepiva.

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

04
Mogućnosti primjene mRNA cjepiva u COVID-19

Uz globalnu epidemiju COVID-19, zemlje naporno rade na razvoju cjepiva za suzbijanje epidemije.Kao nova vrsta cjepiva, mRNA cjepivo odigralo je vodeću ulogu u pojavi nove epidemije korona virusa.Mnogi vrhunski časopisi izvijestili su o ulozi mRNA u novom koronavirusu SARS-CoV-2 (Slika 3).

Slika 3 Izvješće o mRNA cjepivima za sprječavanje novog koronavirusa (od NCBI-a)

Prije svega, mnogi su znanstvenici izvijestili o istraživanju mRNA cjepiva (SARS-CoV-2 mRNA) protiv novog koronavirusa na miševima.Na primjer: mRNA (mRNA-LNP) cjepivo s inkapsuliranim lipidnim nanočesticama modificiranim nukleozidima, injekcija s jednom dozom izaziva snažne odgovore CD4+ T i CD8+ T stanica tipa 1, dugotrajne odgovore plazme i memorijskih B stanica te snažan i održiv odgovor neutralizirajućih protutijela.Ovo ukazuje da je mRNA-LNP cjepivo obećavajući kandidat protiv COVID-19[9][10].

Drugo, neki su znanstvenici usporedili učinke mRNA SARS-CoV-2 i tradicionalnih cjepiva.U usporedbi s rekombinantnim proteinskim cjepivima: mRNA cjepiva su daleko bolja od proteinskih cjepiva u odgovoru germinativnog centra, aktivaciji Tfh, proizvodnji neutralizirajućih antitijela, specifičnim memorijskim B stanicama i dugovječnim plazma stanicama [11] .

Zatim, kako su kandidati za mRNA cjepivo protiv SARS-CoV-2 ušli u klinička ispitivanja, pojavila se zabrinutost zbog kratkog trajanja zaštite cjepivom.Znanstvenici su razvili lipidno inkapsulirani oblik mRNA cjepiva modificiranog nukleozidima nazvanog mRNA-RBD.Jedna injekcija može generirati snažna neutralizirajuća protutijela i stanične odgovore te može gotovo u potpunosti zaštititi modele miševa zaražene s 2019-nCoV, s visokim razinama neutralizirajućih protutijela koja se održavaju najmanje 6,5 mjeseci.Ovi podaci sugeriraju da jedna doza mRNA-RBD pruža dugoročnu zaštitu od SARS-CoV-2 izazova [12].
Postoje i znanstvenici koji rade na razvoju novih sigurnih i učinkovitih cjepiva protiv COVID-19, kao što je cjepivo BNT162b.Zaštitili su makaki od SARS-CoV-2, zaštitili donje dišne ​​puteve od virusne RNK, proizveli vrlo snažna antitijela i nisu pokazivali znakove pogoršanja bolesti.Dva su kandidata trenutno u fazi evaluacije u ispitivanjima faze I, a evaluacija u globalnim ispitivanjima faze II/III je također u tijeku, a prijava je pred vratima [13].

05
Status mRNA cjepiva u svijetu

Trenutačno su BioNTech, Moderna i CureVac poznati kao tri vodeća svjetska lidera u mRNA terapiji.Među njima, BioNTech i Moderna su na čelu istraživanja i razvoja novog cjepiva protiv krune.Moderna se usredotočila na istraživanje i razvoj lijekova i cjepiva povezanih s mRNA.Probno cjepivo protiv COVID-19 faze III mRNA-1273 najbrže je rastući projekt tvrtke.BioNTech je također vodeća svjetska tvrtka za istraživanje i razvoj mRNA lijekova i cjepiva, s ukupno 19 mRNA lijekova/cjepiva, od kojih je 7 ušlo u kliničku fazu.CureVac se usredotočio na istraživanje i razvoj mRNA lijekova/cjepiva i prva je tvrtka u svijetu koja je uspostavila proizvodnu liniju RNA usklađenu s GMP-om, fokusirajući se na tumore, zarazne bolesti i rijetke bolesti.

Povezani proizvodi:Inhibitor RNaze
Ključne riječi: miRNA cjepivo, izolacija RNA, ekstrakcija RNA, inhibitor RNaze

Literatura:1.K Karikó, Buckstein M, Ni H, et al.Supresija prepoznavanja RNK pomoću receptora sličnih Tollu: Utjecaj modifikacije nukleozida i evolucijsko podrijetlo RNK [J].Imunitet, 2005, 23(2):165-175.
2. K Karikó, Muramatsu H, Welsh FA, et al.Ugradnja pseudouridina u mRNA daje vrhunski neimunogeni vektor s povećanim translacijskim kapacitetom i biološkom stabilnošću[J].Molekularna terapija, 2008.3.Chonn A, Cullis PR.Najnoviji napredak u tehnologijama liposoma i njihovoj primjeni za sustavnu dostavu 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 terapeutika [J].Računi kemijskih istraživanja, 2019., 52(9).5.Kariko, Katalin, Madden, et al.Kinetika ekspresije mRNA modificirane nukleozidom isporučene u lipidnim nanočesticama miševima različitim putovima[J].Journal of Controlled Release Službeni glasnik Društva za kontrolirano otpuštanje, 2015.6.Zaštita od Zika virusa jednim cjepivom s niskom dozom mRNA modificirane nukleozidima [J].Priroda, 2017, 543(7644):248-251.7.Pardi N, Secreto AJ, Shan X, et al.Primjena nukleozidom 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 u miševa bispecifičnim protutijelima kodiranim mRNA [J].Nature Medicine, 2017.9.NN Zhang, Li XF, Deng YQ, et al.Termostabilno mRNA cjepivo protiv COVID-19[J].Ćelija, 10. 2020.D Laczkó, Hogan MJ, Toulmin SA, et al.Jedna imunizacija s nukleozidima modificiranim mRNA cjepivima izaziva jake stanične i humoralne imunološke odgovore protiv SARS-CoV-2 kod miševa - ScienceDirect[J].11. 2020.Lederer K, Castao D, Atria DG, et al.SARS-CoV-2 mRNA cjepiva potiču snažne antigen-specifične odgovore germinalnog centra povezane sa stvaranjem neutralizirajućih antitijela[J].Imunitet, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Huang Q, Ji K, Tian S, et al.MRNA cjepivo s jednom dozom pruža dugoročnu zaštitu za hACE2 transgene miševe od SARS-CoV-2[J].Priopćenja o prirodi.13.Vogel AB, Kanevsky I, Ye C, et al.Imunogena BNT162b cjepiva štite rezus makakije od SARS-CoV-2[J].Priroda, 2021:1-10.