Na konferenci Vaccine and Health odborníci vyzvali, aby „všichni věnovali pozornost mRNA vakcínám, které poskytují lidem neomezené myšlení“.Co je tedy vlastně mRNA vakcína?Jak byl objeven a jaká je jeho aplikační hodnota?Dokáže odolat COVID-19, který zuří po celém světě?Vyvinula moje země úspěšně vakcínu mRNA?Dnes se seznámíme s minulostí a současností mRNA vakcín.

01
Co je mRNA v mRNA vakcínách?

mRNA (Messenger RNA), tedy messenger RNA, je druh jednovláknové RNA, která je přepisována z vlákna DNA jako templát a nese genetickou informaci, která může řídit syntézu proteinů.Laicky řečeno, mRNA replikuje genetickou informaci jednoho vlákna dvouvláknové DNA v jádře a poté jádro opouští, aby v cytoplazmě vytvořila proteiny.V cytoplazmě se ribozomy pohybují podél mRNA, čtou její základní sekvenci a překládají ji na odpovídající aminokyselinu, čímž nakonec tvoří protein (obrázek 1).

Obrázek 1 pracovní proces mRNA

02
Co je mRNA vakcína a čím je jedinečná?

mRNA vakcíny zavádějí do těla mRNA kódující antigeny specifické pro onemocnění a využívají mechanismus syntézy proteinů hostitelské buňky k vytváření antigenů, čímž spouští imunitní odpověď.Obvykle mohou být mRNA sekvence specifických antigenů konstruovány podle různých onemocnění, zabaleny a transportovány do buněk novými lipidovými nanonosičovými částicemi, a pak jsou mRNA sekvence lidských ribozomů použity k překladu mRNA sekvencí k produkci nemocných antigenních proteinů, které jsou rozpoznávány autoimunitním systémem po sekreci, aby se dosáhlo imunitní reakce, aby se dosáhlo (obr. 2 prevence nemoci).

Obrázek 2. In vivo účinek mRNA vakcíny

Co je tedy na tomto typu mRNA vakcíny jedinečné ve srovnání s tradičními vakcínami?mRNA vakcíny jsou nejmodernější vakcíny třetí generace a je zapotřebí dalšího výzkumu, aby se zvýšila jejich stabilita, regulovala jejich imunogenicita a vyvinuly se nové technologie dodávání.

Do první generace tradičních vakcín patří především inaktivované vakcíny a živé oslabené vakcíny, které jsou nejpoužívanější.Inaktivované vakcíny se týkají nejprve kultivace virů nebo bakterií a jejich následné inaktivace teplem nebo chemikáliemi (obvykle formalín);živé atenuované vakcíny označují patogeny, které mutují a oslabují svou toxicitu po různých léčbách.ale stále si zachovává svou imunogenicitu.Jeho naočkování do těla nezpůsobí výskyt onemocnění, ale patogen může v těle růst a množit se, spouštět imunitní odpověď organismu a hrát roli při získávání dlouhodobé nebo celoživotní ochrany.

Druhá generace nových vakcín zahrnuje podjednotkové vakcíny a rekombinantní proteinové vakcíny.Subjednotková vakcína je vakcinační podjednotková vakcína vyrobená z hlavních ochranných imunogenních složek patogenních bakterií, to znamená, že chemickým rozkladem nebo řízenou proteolýzou je extrahována speciální proteinová struktura bakterií a virů a je vytříděna.Vakcíny vyrobené z imunologicky aktivních fragmentů;vakcíny s rekombinantním proteinem jsou antigenové rekombinantní proteiny produkované v různých buněčných expresních systémech.

Třetí generace špičkových vakcín zahrnuje DNA vakcíny a mRNA vakcíny.Jedná se o přímé zavedení virového genového fragmentu (DNA nebo RNA) kódujícího určitý antigenní protein do zvířecích somatických buněk (injekce vakcíny do lidského těla) a produkci antigenního proteinu prostřednictvím systému proteinové syntézy hostitelské buňky, což přiměje hostitele k vytvoření imunity vůči odpovědi antigenního proteinu za účelem dosažení účelu prevence a léčby onemocnění.Rozdíl mezi těmito dvěma je v tom, že DNA je nejprve přepsána do mRNA a poté je syntetizován protein, zatímco mRNA je syntetizována přímo.

03
Historie objevů a aplikační hodnota mRNA vakcíny

Když přijde řeč na mRNA vakcíny, musíme zmínit vynikající vědkyni Kati Kariko, která položila solidní vědecký výzkumný základ pro příchod mRNA vakcín.Během studia byla plná výzkumného zájmu o mRNA.Ve své více než 40leté vědeckovýzkumné kariéře trpěla opakovanými neúspěchy, nežádala o prostředky na vědecký výzkum a neměla stabilní vědeckovýzkumnou pozici, ale vždy trvala na výzkumu mRNA.

Kati Karito

V nástupu mRNA vakcín jsou tři důležité uzly.

V prvním kroku se jí podařilo produkovat požadovanou molekulu mRNA buněčnou kulturou, ale narazila na problém s fungováním mRNA v těle: po injekci mRNA do myši by ji imunitní systém myši spolkl.Pak potkala Weissmana.Použili molekulu v tRNA zvanou pseudouridin, aby se mRNA vyhnula imunitní reakci.][2].
Ve druhém kroku, kolem roku 2000, Prof. Pieter Cullis studoval LNP lipidové nanotechnologie pro in vivo dodávání siRNA pro aplikace umlčování genů [3][4].Weissmanova organizace Kariko a spol.zjistili, že LNP je vhodným nosičem mRNA in vivo a může se stát cenným nástrojem pro dodávání mRNA kódujících terapeutické proteiny a následně ověřeno v prevenci viru Zika, HIV a nádorů [5] ][6][7][8].

Ve třetím kroku, v letech 2010 a 2013, Moderna a BioNTech postupně získaly patentové licence týkající se syntézy mRNA od University of Pennsylvania pro další vývoj.Katalin se také v roce 2013 stala senior viceprezidentkou BioNTech pro další vývoj mRNA vakcín.

Dnes lze mRNA vakcíny použít u infekčních onemocnění, nádorů a astmatu.V případě COVID-19 zuřícího po celém světě mohou mRNA vakcíny hrát roli jako předvoj.

04
Vyhlídky aplikace mRNA vakcíny v COVID-19

S globální epidemií COVID-19 země usilovně pracují na vývoji vakcíny, která epidemii potlačí.Jako nový typ vakcíny hrála mRNA vakcína vedoucí roli při nástupu nové korunové epidemie.Mnoho špičkových časopisů informovalo o roli mRNA v novém koronaviru SARS-CoV-2 (obrázek 3).

Obrázek 3 Zpráva o mRNA vakcínách k prevenci nového koronaviru (od NCBI)

Za prvé, mnoho vědců oznámilo výzkum mRNA vakcíny (SARS-CoV-2 mRNA) proti novému koronaviru u myší.Například: vakcína mRNA modifikovaná nukleosidy zapouzdřenými lipidovými nanočásticemi (mRNA-LNP), jednorázová injekce indukuje silné reakce CD4+ T a CD8+ T buněk typu 1, dlouhotrvající reakce plazmy a paměťových B buněk a robustní a trvalou neutralizační protilátkovou odpověď.To naznačuje, že vakcína mRNA-LNP je slibným kandidátem proti COVID-19[9][10].

Za druhé, někteří vědci porovnávali účinky SARS-CoV-2 mRNA a tradičních vakcín.Ve srovnání s rekombinantními proteinovými vakcínami: mRNA vakcíny jsou mnohem lepší než proteinové vakcíny v odpovědi germinálních center, aktivaci Tfh, produkci neutralizačních protilátek, specifických paměťových B buňkách a plazmatických buňkách s dlouhou životností [11].

Poté, když kandidáti na vakcínu SARS-CoV-2 mRNA vstoupili do klinických studií, objevily se obavy ohledně krátkého trvání ochrany vakcínou.Vědci vyvinuli lipidově zapouzdřenou formu nukleosidy modifikované mRNA vakcíny nazvanou mRNA-RBD.Jediná injekce může vytvořit silné neutralizační protilátky a buněčné reakce a může téměř úplně ochránit modelové myši infikované 2019-nCoV, přičemž vysoké hladiny neutralizačních protilátek se udrží po dobu nejméně 6,5 měsíce.Tyto údaje naznačují, že jedna dávka mRNA-RBD poskytuje dlouhodobou ochranu proti infekci SARS-CoV-2 [12].
Existují také vědci, kteří pracují na vývoji nových bezpečných a účinných vakcín proti COVID-19, jako je vakcína BNT162b.Chránění makakové před SARS-CoV-2, chránili dolní dýchací cesty před virovou RNA, produkovali vysoce účinné protilátky a nevykazovali žádné známky zesílení onemocnění.Dva kandidáti jsou v současné době ve fázi hodnocení I. fáze a rovněž probíhá hodnocení v globálních zkouškách fáze II/III a aplikace je již za rohem [13].

05
Stav mRNA vakcíny ve světě

V současné době jsou BioNTech, Moderna a CureVac známé jako tři největší světové lídry v terapii mRNA.Mezi nimi BioNTech a Moderna stojí v čele výzkumu a vývoje nové korunkové vakcíny.Moderna se zaměřuje na výzkum a vývoj léků a vakcín souvisejících s mRNA.Zkušební vakcína COVID-19 fáze III mRNA-1273 je nejrychleji rostoucím projektem společnosti.BioNTech je také přední světová společnost zabývající se výzkumem a vývojem mRNA léků a vakcín s celkem 19 mRNA léčivy/vakcínami, z nichž 7 vstoupilo do klinického stádia.CureVac se zaměřuje na výzkum a vývoj mRNA léčiv/vakcín a je první společností na světě, která zavedla výrobní linku RNA v souladu s GMP se zaměřením na nádory, infekční onemocnění a vzácná onemocnění.

Související produkty:Inhibitor RNázy
Klíčová slova: miRNA vakcína, izolace RNA, extrakce RNA, inhibitor RNázy

Reference:1.K Karikó, Buckstein M, Ni H a kol.Potlačení rozpoznávání RNA Toll-like receptory: Dopad modifikace nukleosidů a evoluční původ RNA[J].Imunita, 2005, 23 (2): 165-175.
2. K Karikó, Muramatsu H, Welsh FA, et al.Inkorporace pseudoridinu do mRNA poskytuje vynikající neimunogenní vektor se zvýšenou translační kapacitou a biologickou stabilitou[J].Molekulární terapie, 2008.3.Chonn A, Cullis PR.Nedávné pokroky v lipozomových technologiích a jejich aplikacích pro systémové dodávání genů[J].Advanced Drug Delivery Reviews, 1998, 30(1-3):73.4.Kulkarni JA, Witzigmann D, Chen S, et al.Technologie lipidových nanočástic pro klinickou translaci siRNA Therapeutics[J].Účty chemického výzkumu, 2019, 52(9).5.Kariko, Katalin, Madden a kol.Kinetika exprese nukleosidy modifikované mRNA dodávané v lipidových nanočásticích myším různými cestami[J].Journal of Controlled Release Oficiální věstník společnosti Controlled Release Society, 2015.6.Ochrana viru Zika jedinou vakcinací mRNA modifikovanou nukleosidy v nízké dávce[J].Příroda, 2017, 543(7644):248-251,7.Pardi N, Secreto AJ, Shan X, a kol.Podávání nukleosidy modifikované mRNA kódující široce neutralizační protilátku chrání humanizované myši před infekcí HIV-1[J].Nature Communications, 2017, 8:14630,8.Stadler CR, B?Hr-Mahmud H, Celik L, et al.Eliminace velkých nádorů u myší bispecifickými protilátkami kódovanými mRNA[J].Přírodní medicína, 2017/9.NN Zhang, Li XF, Deng YQ a kol.Termostabilní mRNA vakcína proti COVID-19[J].Cell, 2020.10.D Laczkó, Hogan MJ, Toulmin SA, a kol.Jediná imunizace nukleosidy modifikovanými mRNA vakcínami vyvolává silné buněčné a humorální imunitní reakce proti SARS-CoV-2 u myší - ScienceDirect[J].2020.11.Lederer K, Castao D, Atria DG a kol.mRNA vakcíny SARS-CoV-2 podporují silné reakce zárodečných center specifických pro antigeny spojené s tvorbou neutralizačních protilátek[J].Imunita, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Huang Q, Ji K, Tian S, a kol.Jednodávková mRNA vakcína poskytuje dlouhodobou ochranu hACE2 transgenním myším před SARS-CoV-2[J].Příroda Communications.13.Vogel AB, Kanevsky I, Ye C, et al.Imunogenní vakcíny BNT162b chrání makaky rhesus před SARS-CoV-2[J].Příroda, 2021: 1–10.