На конференції «Вакцини та здоров’я» експерти закликали «всім звернути увагу на мРНК-вакцини, які дають людині необмежену думку».Отже, що ж таке мРНК-вакцина?Як він був відкритий і яка його прикладна цінність?Чи зможе він протистояти COVID-19, що лютує по всьому світу?Чи успішно моя країна розробила мРНК-вакцину?Сьогодні давайте дізнаємося про минуле і сьогодення мРНК-вакцин.

01
Що таке мРНК у мРНК-вакцинах?

мРНК (інформаційна РНК), тобто матрична РНК, є типом одноланцюгової РНК, яка транскрибується з ланцюга ДНК як шаблон і несе генетичну інформацію, яка може керувати синтезом білка.Говорячи простою мовою, мРНК відтворює генетичну інформацію одного ланцюга дволанцюгової ДНК у ядрі, а потім залишає ядро ​​для виробництва білків у цитоплазмі.У цитоплазмі рибосоми рухаються вздовж мРНК, зчитують її послідовність основ і транслюють її у відповідну амінокислоту, зрештою утворюючи білок (рис. 1).

Рисунок 1 Робочий процес мРНК

02
Що таке мРНК-вакцина і в чому її унікальність?

МРНК-вакцини вводять в організм мРНК, що кодує специфічні для захворювання антигени, і використовують механізм синтезу білка клітини-господаря для генерації антигенів, тим самим викликаючи імунну відповідь.Зазвичай послідовності мРНК специфічних антигенів можуть бути сконструйовані відповідно до різних захворювань, упаковані та транспортовані в клітини новими частинками наноносія ліпідів, а потім послідовності мРНК рибосом людини використовуються для трансляції послідовностей мРНК для отримання білків антигенів захворювання, які розпізнаються аутоімунною системою після секреції для генерації імунної відповіді, щоб досягти ролі профілактики захворювань (рис. 2).

Рисунок 2. Ефект мРНК-вакцини in vivo

Отже, що унікального в цьому типі мРНК-вакцини порівняно з традиційними вакцинами?МРНК-вакцини є найсучаснішими вакцинами третього покоління, і необхідні подальші дослідження для підвищення їх стабільності, регулювання їх імуногенності та розробки нових технологій доставки.

Перше покоління традиційних вакцин в основному включає інактивовані вакцини та живі ослаблені вакцини, які є найбільш широко використовуваними.Інактивовані вакцини стосуються спочатку культивування вірусів або бактерій, а потім їх інактивації теплом або хімічними речовинами (зазвичай формаліном);живі ослаблені вакцини відносяться до патогенів, які мутують і послаблюють свою токсичність після різних обробок.але все ще зберігає свою імуногенність.Інокуляція його в організм не призведе до виникнення захворювання, але збудник може рости та розмножуватися в організмі, викликати імунну відповідь організму та відігравати певну роль у отриманні довгострокового або довічного захисту.

Друге покоління нових вакцин включає субодиничні вакцини та рекомбінантні білкові вакцини.Субодинична вакцина — вакцинна субодинична вакцина, виготовлена ​​з основних захисних імуногенних компонентів патогенних бактерій, тобто шляхом хімічного розкладання або контрольованого протеолізу екстрагується та відсіюється спеціальна білкова структура бактерій і вірусів.Вакцини з імунологічно активних фрагментів;рекомбінантні білкові вакцини - це рекомбінантні білки антигенів, що виробляються в різних системах клітинної експресії.

Третє покоління передових вакцин включає ДНК-вакцини та мРНК-вакцини.Він полягає у безпосередньому введенні фрагмента вірусного гена (ДНК або РНК), що кодує певний антигенний білок, у соматичні клітини тварин (ін’єкція вакцини в організм людини) та вироблення антигенного білка через систему білкового синтезу клітини-хазяїна, спонукаючи господаря виробляти імунітет до реакції антигенного білка для досягнення мети профілактики та лікування захворювання.Різниця між ними полягає в тому, що ДНК спочатку транскрибується в мРНК, а потім синтезується білок, тоді як мРНК синтезується безпосередньо.

03
Історія відкриття та значення застосування мРНК-вакцини

Коли мова заходить про мРНК-вакцини, ми повинні згадати видатну жінку-вченого Каті Каріко, яка заклала надійну наукову основу для появи мРНК-вакцин.Під час навчання вона була сповнена наукового інтересу до мРНК.За свою понад 40-річну науково-дослідницьку кар’єру вона неодноразово зазнавала невдач, не подавалась на фінансування наукових досліджень і не мала стабільної наукової дослідницької посади, але вона завжди наполягала на дослідженні мРНК.

Каті Каріто

У появі мРНК-вакцин є три важливі вузли.

На першому етапі їй вдалося виробити потрібну молекулу мРНК за допомогою клітинної культури, але вона зіткнулася з проблемою в тому, щоб змусити мРНК функціонувати в організмі: після ін’єкції мРНК миші її проковтнула імунна система миші.Потім вона зустріла Вайсмана.Вони використовували молекулу в тРНК під назвою псевдоуридин, щоб змусити мРНК уникнути імунної відповіді.][2].
На другому етапі, приблизно у 2000 році, професор Пітер Калліс вивчав ліпідні нанотехнології LNPs для доставки in vivo siRNA для програм глушіння генів [3][4].Організація Weissman Kariko et al.виявили, що LNP є придатним носієм мРНК in vivo і може стати цінним інструментом для доставки мРНК, що кодує терапевтичні білки, і згодом перевірено в профілактиці вірусу Зіка, ВІЛ і пухлин [5] ][6][7][8].

На третьому етапі, у 2010 та 2013 роках, Moderna та BioNTech послідовно отримали патентні ліцензії на синтез мРНК від Університету Пенсільванії для подальшого розвитку.Каталін також став старшим віце-президентом BioNTech у 2013 році для подальшої розробки мРНК-вакцин.

Сьогодні мРНК-вакцини можна використовувати при інфекційних захворюваннях, пухлинах і астмі.У випадку COVID-19, який вирує у всьому світі, мРНК-вакцини можуть зіграти роль авангарду.

04
Перспектива застосування мРНК-вакцини при COVID-19

Через глобальну епідемію COVID-19 країни наполегливо працюють над розробкою вакцини для приборкання епідемії.Будучи новим типом вакцини, мРНК-вакцина відіграла провідну роль у виникненні нової епідемії корони.Багато провідних журналів повідомляли про роль мРНК у новому коронавірусі SARS-CoV-2 (рис. 3).

Рисунок 3 Звіт про мРНК-вакцини для запобігання новому коронавірусу (від NCBI)

Перш за все, багато вчених повідомили про дослідження мРНК-вакцини (мРНК SARS-CoV-2) проти нового коронавірусу на мишах.Наприклад: інкапсульована в ліпідних наночастинках нуклеозид-модифікована мРНК (мРНК-LNP) вакцина, однодозова ін’єкція індукує сильну відповідь CD4+ Т-клітин і CD8+ Т-клітин типу 1, довгоживучу відповідь В-клітин плазми та пам’яті, а також стійку та стійку відповідь нейтралізуючих антитіл.Це вказує на те, що вакцина мРНК-LNP є перспективним кандидатом проти COVID-19[9][10].

По-друге, деякі вчені порівняли дію мРНК SARS-CoV-2 і традиційних вакцин.Порівняно з рекомбінантними білковими вакцинами: мРНК-вакцини значно перевершують білкові вакцини щодо реакції зародкового центру, активації Tfh, виробництва нейтралізуючих антитіл, специфічних В-клітин пам’яті та довгоживучих плазматичних клітин [11].

Потім, коли кандидати на мРНК-вакцину проти SARS-CoV-2 почали клінічні випробування, виникло занепокоєння щодо короткочасності захисту від вакцини.Вчені розробили інкапсульовану в ліпідах форму нуклеозид-модифікованої мРНК-вакцини під назвою мРНК-RBD.Одна ін’єкція може спричинити сильні нейтралізуючі антитіла та клітинні відповіді та може майже повністю захистити модельних мишей, інфікованих 2019-nCoV, з високим рівнем нейтралізуючих антитіл, що підтримується щонайменше 6,5 місяців.Ці дані свідчать про те, що разова доза мРНК-RBD забезпечує тривалий захист від зараження SARS-CoV-2 [12].
Є також вчені, які працюють над розробкою нових безпечних і ефективних вакцин проти COVID-19, таких як вакцина BNT162b.Захищав макак від SARS-CoV-2, захищав нижні дихальні шляхи від РНК вірусу, виробляв високопотужні антитіла та не виявляв ознак посилення захворювання.Два кандидати наразі оцінюються у фазі I випробувань, також триває оцінка у глобальних випробуваннях II/III фази, і заявка вже не за горами [13].

05
Стан мРНК-вакцини у світі

На даний момент BioNTech, Moderna і CureVac відомі як трійка світових лідерів мРНК-терапії.Серед них BioNTech і Moderna знаходяться в авангарді досліджень і розробки нової коронної вакцини.Moderna зосереджується на дослідженні та розробці препаратів і вакцин, пов’язаних із мРНК.Випробування вакцини mRNA-1273 фази III проти COVID-19 є найбільш швидкозростаючим проектом компанії.BioNTech також є провідною у світі компанією з дослідження та розробки мРНК-препаратів і вакцин із загалом 19 мРНК-препаратами/вакцинами, 7 з яких перейшли на клінічну стадію.CureVac зосереджується на дослідженні та розробці мРНК-препаратів/вакцин і є першою компанією у світі, яка створила лінію виробництва РНК, що відповідає вимогам GMP, зосереджуючись на пухлинах, інфекційних і рідкісних захворюваннях.

Супутні товари:Інгібітор РНКази
Ключові слова: мікроРНК-вакцина, виділення РНК, екстракція РНК, інгібітор РНКази

Література:1.K Karikó, Buckstein M, Ni H та ін.Придушення розпізнавання РНК Toll-подібними рецепторами: вплив нуклеозидної модифікації та еволюційне походження РНК [J].Імунітет, 2005, 23(2):165-175.
2. K Karikó, Muramatsu H, Welsh FA та ін.Включення псевдоуридину в мРНК дає чудовий неімуногенний вектор із підвищеною здатністю до трансляції та біологічною стабільністю [J].Молекулярна терапія, 2008.3.Чонн А, Калліс PR.Останні досягнення в ліпосомних технологіях та їх застосуванні для системної доставки генів [J].Advanced Drug Delivery Reviews, 1998, 30(1-3):73.4.Kulkarni JA, Witzigmann D, Chen S та ін.Технологія ліпідних наночастинок для клінічної трансляції терапевтичних засобів siRNA [J].Рахунки хімічних досліджень, 2019, 52(9).5.Каріко, Каталін, Медден та ін.Кінетика експресії нуклеозид-модифікованої мРНК, що доставляється в ліпідних наночастинках мишам різними шляхами [J].Journal of Controlled Release Офіційний журнал Товариства контрольованого випуску, 2015.6.Захист від вірусу Зіка одноразовою вакцинацією низькою дозою нуклеозид-модифікованої мРНК [J].Природа, 2017, 543 (7644): 248-251.7.Pardi N, Secreto AJ, Shan X та ін.Введення нуклеозид-модифікованої мРНК, що кодує широко нейтралізуючі антитіла, захищає гуманізованих мишей від зараження ВІЛ-1 [J].Nature Communications, 2017, 8:14630.8.Stadler CR, B?Hr-Mahmud H, Celik L та ін.Усунення великих пухлин у мишей за допомогою мРНК-кодованих біспецифічних антитіл [J].Nature Medicine, 2017.9.NN Zhang, Li XF, Deng YQ та ін.Термостабільна мРНК-вакцина проти COVID-19[J].Стільниковий, 2020.10.D Laczko, Hogan MJ, Toulmin SA та ін.Одноразова імунізація нуклеозид-модифікованими мРНК-вакцинами викликає сильну клітинну та гуморальну імунну відповідь проти SARS-CoV-2 у мишей - ScienceDirect[J].2020.11.Lederer K, Castao D, Atria DG та ін.МРНК-вакцини проти SARS-CoV-2 сприяють потужним антиген-специфічним реакціям зародкового центру, пов’язаним із утворенням нейтралізуючих антитіл [J].Імунітет, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Huang Q, Ji K, Tian S та ін.Однодозова мРНК-вакцина забезпечує довготривалий захист трансгенних мишей hACE2 від SARS-CoV-2[J].Комунікації природи.13.Фогель А. Б., Каневський І., Є. С. та ін.Імуногенні вакцини BNT162b захищають макак-резус від SARS-CoV-2[J].Природа, 2021:1-10.