На Конференцията за ваксини и здраве експертите призоваха „всеки да обърне внимание на иРНК ваксините, които предоставят на човешките същества неограничено мислене“.И така, какво точно е иРНК ваксина?Как е открит и каква е приложната му стойност?Може ли да устои на бушуващия по света COVID-19?Моята страна успешно ли е разработила иРНК ваксина?Днес нека научим за миналото и настоящето на иРНК ваксините.

01
Какво представлява иРНК в иРНК ваксините?

иРНК (информационна РНК), т.е. информационна РНК, е вид едноверижна РНК, която се транскрибира от верига на ДНК като шаблон и носи генетична информация, която може да ръководи протеиновия синтез.Казано на неспециалисти, иРНК възпроизвежда генетичната информация на една верига от двойноверижна ДНК в ядрото и след това напуска ядрото, за да произведе протеини в цитоплазмата.В цитоплазмата рибозомите се движат по иРНК, разчитат нейната базова последователност и я превеждат в съответната аминокиселина, като в крайна сметка образуват протеин (Фигура 1).

Фигура 1 Работен процес на иРНК

02
Какво е иРНК ваксина и какво я прави уникална?

mRNA ваксините въвеждат mRNA, кодираща специфични за болестта антигени в тялото, и използват механизма на протеиновия синтез на клетката гостоприемник, за да генерират антигени, като по този начин предизвикват имунен отговор.Обикновено mRNA последователностите на специфични антигени могат да бъдат конструирани в съответствие с различни заболявания, опаковани и транспортирани в клетки от нови липидни наноносители на частици и след това mRNA последователностите на човешки рибозоми се използват за транслиране на mRNA последователностите за производство на болестни антигенни протеини, които се разпознават от автоимунната система след секреция за генериране на имунен отговор, така че да се постигне ролята на превенция на заболяване (Фигура 2).

Фигура 2. In vivo ефект на mRNA ваксина

И така, какво е уникалното за този тип иРНК ваксина в сравнение с традиционните ваксини?иРНК ваксините са най-модерните ваксини от трето поколение и са необходими допълнителни изследвания за подобряване на тяхната стабилност, регулиране на тяхната имуногенност и разработване на нови технологии за доставяне.

Първото поколение традиционни ваксини включва главно инактивирани ваксини и живи атенюирани ваксини, които са най-широко използвани.Инактивираните ваксини се отнасят до първо култивиране на вируси или бактерии и след това инактивирането им с топлина или химикали (обикновено формалин);живите атенюирани ваксини се отнасят до патогени, които мутират и отслабват своята токсичност след различни лечения.но все още запазва своята имуногенност.Инокулирането му в тялото няма да причини появата на заболяване, но патогенът може да расте и да се размножава в тялото, да задейства имунния отговор на тялото и да играе роля в получаването на дългосрочна или доживотна защита.

Второто поколение нови ваксини включва субединични ваксини и рекомбинантни протеинови ваксини.Субединичната ваксина е субединична ваксина на ваксина, направена от основните защитни имуногенни компоненти на патогенни бактерии, тоест чрез химично разлагане или контролирана протеолиза се извлича и отсява специалната протеинова структура на бактериите и вирусите.Ваксини, направени от имунологично активни фрагменти;рекомбинантните протеинови ваксини са антигенни рекомбинантни протеини, произведени в различни клетъчни експресионни системи.

Третото поколение авангардни ваксини включва ДНК ваксини и иРНК ваксини.Това е директно въвеждане на вирусен генен фрагмент (ДНК или РНК), кодиращ определен антигенен протеин, в животинските соматични клетки (инжектиране на ваксина в човешкото тяло) и производство на антигенен протеин чрез системата за протеинов синтез на клетката гостоприемник, като индуцира гостоприемника да произведе имунитет към антигенния протеинов отговор, за да постигне целта за превенция и лечение на заболяване.Разликата между двете е, че ДНК първо се транскрибира в иРНК и след това се синтезира протеин, докато иРНК се синтезира директно.

03
Историята на откриването и стойността на приложението на иРНК ваксината

Когато става дума за иРНК ваксини, трябва да споменем една изключителна жена учен, Кати Карико, която постави солидна научноизследователска основа за появата на иРНК ваксини.Тя беше изпълнена с изследователски интерес към иРНК, докато учеше.В своята над 40-годишна научноизследователска кариера тя претърпя многократни неуспехи, не кандидатстваше за средства за научни изследвания и нямаше стабилна научна изследователска позиция, но винаги е настоявала за изследване на иРНК.

Кати Карито

Има три важни възела в появата на иРНК ваксини.

В първата стъпка тя успява да произведе желаната молекула иРНК чрез клетъчна култура, но се натъква на проблем при функционирането на иРНК в тялото: след като инжектира иРНК в мишката, тя ще бъде погълната от имунната система на мишката.Тогава тя срещна Вайсман.Те използваха молекула в тРНК, наречена псевдоуридин, за да накарат иРНК да избегне имунния отговор.][2].
Във втората стъпка, около 2000 г., проф. Pieter Cullis изучава липидни нанотехнологии LNPs за in vivo доставка на siRNA за приложения за заглушаване на гени [3][4].Weissman организация Kariko и др.установиха, че LNP е подходящ носител на иРНК in vivo и може да се превърне в ценен инструмент за доставяне на иРНК, кодиращи терапевтични протеини, и впоследствие потвърдено в превенцията на вируса Zika, HIV и тумори [5] ][6][7][8].

В третата стъпка, през 2010 г. и 2013 г., Moderna и BioNTech последователно получиха патентни лицензи, свързани със синтеза на иРНК от Университета на Пенсилвания за по-нататъшно развитие.Каталин стана и старши вицепрезидент на BioNTech през 2013 г. за по-нататъшно разработване на иРНК ваксини.

Днес иРНК ваксините могат да се използват при инфекциозни заболявания, тумори и астма.В случай на бушуване на COVID-19 по света, иРНК ваксините може да играят роля като авангард.

04
Перспективата за приложение на иРНК ваксина при COVID-19

С глобалната епидемия от COVID-19 държавите работят усилено за разработване на ваксина за ограничаване на епидемията.Като нов тип ваксина, иРНК ваксината изигра водеща роля в появата на новата епидемия от короната.Много водещи списания съобщават за ролята на иРНК в новия коронавирус SARS-CoV-2 (Фигура 3).

Фигура 3 Доклад за иРНК ваксини за предотвратяване на нов коронавирус (от NCBI)

На първо място, много учени съобщиха за изследване на иРНК ваксина (SARS-CoV-2 иРНК) срещу новия коронавирус при мишки.Например: липидни наночастици, капсулирани с нуклеозид-модифицирана иРНК (mRNA-LNP) ваксина, еднодозова инжекция предизвиква силни отговори на CD4+ Т и CD8+ Т клетки от тип 1, дълготрайни плазмени и В-клетъчни отговори на паметта и силен и устойчив отговор на неутрализиращи антитела.Това показва, че mRNA-LNP ваксината е обещаващ кандидат срещу COVID-19[9][10].

Второ, някои учени сравняват ефектите на иРНК на SARS-CoV-2 и традиционните ваксини.В сравнение с рекомбинантните протеинови ваксини: иРНК ваксините са много по-добри от протеиновите ваксини по отношение на отговора на зародишния център, активирането на Tfh, производството на неутрализиращи антитела, специфични В клетки на паметта и дълготрайни плазмени клетки [11] .

След това, когато кандидатите за иРНК ваксина срещу SARS-CoV-2 влязоха в клинични изпитвания, бяха изразени опасения относно кратката продължителност на защитата от ваксината.Учените са разработили липидно-капсулирана форма на нуклеозидно-модифицирана mRNA ваксина, наречена mRNA-RBD.Една единствена инжекция може да генерира силни неутрализиращи антитела и клетъчни отговори и може почти напълно да защити моделни мишки, заразени с 2019-nCoV, с високи нива на неутрализиращи антитела, поддържани за най-малко 6,5 месеца.Тези данни предполагат, че единична доза mRNA-RBD осигурява дългосрочна защита срещу SARS-CoV-2 предизвикателство [12].
Има и учени, които работят за разработването на нови безопасни и ефективни ваксини срещу COVID-19, като ваксината BNT162b.Защитени макаци от SARS-CoV-2, защитени долните дихателни пътища от вирусна РНК, произведени силно мощни антитела и не са показани признаци на засилване на заболяването.Двама кандидати в момента са в процес на оценка във фаза I изпитания, а оценката в глобални изпитания фаза II/III също е в ход и кандидатстването е точно зад ъгъла [13].

05
Състоянието на иРНК ваксината в света

Понастоящем BioNTech, Moderna и CureVac са известни като трите най-големи световни лидери в mRNA терапията.Сред тях BioNTech и Moderna са в челните редици на изследването и разработването на новата коронна ваксина.Moderna се фокусира върху изследването и разработването на лекарства и ваксини, свързани с иРНК.Пробната ваксина срещу COVID-19 фаза III mRNA-1273 е най-бързо развиващият се проект на компанията.BioNTech също така е водеща в света компания за изследване и развитие на лекарства и ваксини за иРНК, с общо 19 лекарства/ваксини за иРНК, 7 от които са навлезли в клиничен стадий.CureVac се фокусира върху изследването и разработването на иРНК лекарства/ваксини и е първата компания в света, която създава линия за производство на РНК, съвместима с GMP, като се фокусира върху тумори, инфекциозни заболявания и редки заболявания.

Свързани продукти:РНКазен инхибитор
Ключови думи: миРНК ваксина, изолиране на РНК, екстракция на РНК, инхибитор на РНКаза

Литература:1.K Karikó, Buckstein M, Ni H и др.Потискане на разпознаването на РНК от Toll-подобни рецептори: Влиянието на нуклеозидната модификация и еволюционния произход на РНК [J].Имунитет, 2005, 23 (2): 165-175.
2. K Karikó, Muramatsu H, Welsh FA, et al.Включването на псевдоуридин в иРНК дава превъзходен неимуногенен вектор с повишен транслационен капацитет и биологична стабилност [J].Молекулярна терапия, 2008.3.Chonn A, Cullis PR.Последните постижения в липозомните технологии и техните приложения за системно доставяне на ген [J].Advanced Drug Delivery Reviews, 1998, 30(1-3):73.4.Kulkarni JA, Witzigmann D, Chen S, et al.Технология на липидните наночастици за клиничен превод на siRNA Therapeutics [J].Сметки за химически изследвания, 2019, 52 (9).5.Карико, Каталин, Мадън и др.Кинетика на експресия на нуклеозид-модифицирана иРНК, доставена в липидни наночастици на мишки по различни пътища [J].Журнал за контролирано освобождаване Официален вестник на Обществото за контролирано освобождаване, 2015.6.Защита срещу вируса Zika чрез еднократна ваксинация с ниска доза нуклеозидно-модифицирана иРНК [J].Nature, 2017, 543 (7644): 248-251.7.Pardi N, Secreto AJ, Shan X, et al.Прилагането на нуклеозид-модифицирана иРНК, кодираща широко неутрализиращо антитяло, защитава хуманизирани мишки от HIV-1 предизвикателство [J].Nature Communications, 2017, 8: 14630.8.Stadler CR, B?Hr-Mahmud H, Celik L, et al.Елиминиране на големи тумори при мишки чрез mRNA-кодирани биспецифични антитела [J].Природна медицина, 2017.9.NN Zhang, Li XF, Deng YQ и др.Термостабилна иРНК ваксина срещу COVID-19[J].Клетка, 2020.10.D Laczkó, Hogan MJ, Toulmin SA и др.Еднократна имунизация с нуклеозидно-модифицирани иРНК ваксини предизвиква силни клетъчни и хуморални имунни отговори срещу SARS-CoV-2 при мишки – ScienceDirect[J].2020.11.Lederer K, Castao D, Atria DG, et al.SARS-CoV-2 иРНК ваксините насърчават мощни антиген-специфични реакции на зародишния център, свързани с генерирането на неутрализиращи антитела[J].Имунитет, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Huang Q, Ji K, Tian S и др.Еднодозова иРНК ваксина осигурява дългосрочна защита за hACE2 трансгенни мишки от SARS-CoV-2[J].Nature Communications.13.Vogel AB, Kanevsky I, Ye C, et al.Имуногенните BNT162b ваксини предпазват макаците резус от SARS-CoV-2[J].Природа, 2021:1-10.