Вакцына супраць мРНК COVID-19: важны этап у навуцы і змена гульні ў медыцыне

Вірусныя вавёркі ўводзяцца ў выглядзе антыгена ў выглядзе вакцыны, і імунная сістэма арганізма выпрацоўвае антыцелы супраць дадзенага антыгена, забяспечваючы абарону ад любой будучай інфекцыі. Цікава, што гэта першы выпадак у гісторыі чалавецтва, калі адпаведная мРНК сама па сабе ўводзіцца ў выглядзе вакцыны, якая выкарыстоўвае клетачны механізм для экспрэсіі/трансляцыі антыгена/бялку. Гэта эфектыўна ператварае клеткі цела ў фабрыку па вытворчасці антыгена, які, у сваю чаргу, забяспечвае актыўнасць імунітэт шляхам выпрацоўкі антыцелаў. Гэтыя мРНК-вакцыны былі прызнаны бяспечнымі і эфектыўнымі падчас клінічных выпрабаванняў на людзях. А цяпер і COVID-19 мРНК Вакцына BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) уводзіцца людзям згодна з пратаколам. Як першая належным чынам зацверджаная мРНК-вакцына, гэта важная вяха ў навуцы, якая адкрыла новую эру ў медыцына і дастаўка лекаў. Гэта можа хутка ўбачыць прымяненне мРНК тэхналогію лячэння раку, шэраг вакцын ад іншых захворванняў, і, такім чынам, магчыма, змяненне практыкі медыцыны і фарміраванне фармацэўтычнай прамысловасці ў будучыні.  

Калі бялок неабходны ўнутры клеткі для лячэння хвароб або дзейнічаць у якасці антыгена для развіцця актыўнага імунітэту, гэты бялок неабходна бяспечна даставіць у клетку ў непашкоджаным выглядзе. Гэта ўсё яшчэ цяжкая задача. Ці можа бялок экспрэсіраваць непасрэдна ў клетку шляхам увядзення адпаведнай нуклеінавай кіслаты (ДНК або РНК), якая затым выкарыстоўвае клетачны апарат для экспрэсіі? 

Група даследчыкаў прыдумала ідэю лекаў, закадаваных нуклеінавай кіслатой, і ў 1990 годзе ўпершыню прадэманстравала, што непасрэднае ўвядзенне мРНК у цягліцах мышы прывялі да экспрэсіі закадаванага бялку ў цягліцавых клетках⁽¹⁾. Гэта адкрыла магчымасць геннай тэрапіі, а таксама генных вакцын. Гэта распрацоўка разглядалася як разбуральная тэхналогія, з якой будуць вымярацца тэхналогіі будучых вакцын ⁽²⁾.

Працэс мыслення хутка пераключыўся з "генетычнага" на "мРНКперадачы інфармацыі, таму што мРНК прапануе некалькі пераваг у параўнанні з ДНК так як мРНК не інтэгруецца ў геном (такім чынам, няма шкоднай геномнай інтэграцыі) і не рэплікуецца. Ён мае толькі элементы, непасрэдна неабходныя для экспрэсіі бялку. Рэкамбінацыя паміж однонитейчатой ​​РНК сустракаецца рэдка. Больш за тое, ён распадаецца на працягу некалькіх дзён у клетках. Гэтыя асаблівасці робяць мРНК больш прыдатнай у якасці бяспечнай і нестабільнай малекулы, якая нясе інфармацыю, каб дзейнічаць як вектар для распрацоўкі вакцыны на аснове генаў ⁽³⁾. З дасягненнямі ў тэхналогіях, у прыватнасці, якія тычацца сінтэзу спраектаваных мРНК з правільнымі кодамі, якія могуць быць дастаўлены ў клеткі для экспрэсіі бялку, сфера прымянення яшчэ больш пашырылася з вакцыны да тэрапеўтычных прэпаратаў. Выкарыстанне мРНК пачало прыцягваць увагу ў якасці класа лекаў з магчымым прымяненнем у галіне імунатэрапіі рака, вакцын супраць інфекцыйных захворванняў, індукцыі плюрыпатэнтных ствалавых клетак на аснове мРНК, дастаўкі дызайнерскіх нуклеаз для геномнай інжынерыі з дапамогай мРНК і г.д. ⁽⁴⁾.  

Узнікненне вакцыны на аснове мРНК і тэрапеўтычныя сродкі атрымалі далейшае папаўненне па выніках даклінічных даследаванняў. Было ўстаноўлена, што гэтыя вакцыны выклікаюць магутны імунны адказ супраць мішэняў інфекцыйных захворванняў на жывёл мадэлях віруса грыпу, віруса Зіка, віруса шаленства і іншых. Шматабяцаючыя вынікі былі таксама заўважаныя пры выкарыстанні мРНК у клінічных выпрабаваннях рака ⁽⁵⁾. Разумеючы камерцыйны патэнцыял тэхналогіі, галіны ўклалі велізарныя інвестыцыі ў даследаванні і распрацоўкі ў вакцыны і лекі на аснове мРНК. Напрыклад, да 2018 года Moderna Inc., магчыма, ужо інвеставала больш за мільярд долараў, пакуль яшчэ некалькі гадоў ад любога прадукту на рынку ⁽⁶⁾. Нягледзячы на ​​ўзгодненыя намаганні па выкарыстанні мРНК у якасці тэрапеўтычнага метаду ў вакцынах супраць інфекцыйных захворванняў, імунатэрапіі рака, лячэнні генетычных захворванняў і бялковай замяшчальнай тэрапіі, прымяненне тэхналогіі мРНК было абмежавана з-за яе нестабільнасці і схільнасці да дэградацыі нуклеазамі. Хімічная мадыфікацыя мРНК крыху дапамагла, але ўнутрыклеткавая дастаўка па-ранейшаму заставалася перашкодай, хоць для дастаўкі мРНК выкарыстоўваюцца наначасціцы на аснове ліпідаў ⁽⁷⁾. 

Сапраўдная арыентацыя ў прагрэс тэхналогіі мРНК для тэрапеўтычных сродкаў прыйшла, калі ласка, з няшчаснай сітуацыі, прадстаўленай ва ўсім свеце Covid-19 пандэмія. Распрацоўка бяспечнай і эфектыўнай вакцыны супраць SARS-CoV-2 стала галоўным прыярытэтам для ўсіх. Буйнамаштабнае шматцэнтрычнае клінічнае даследаванне было праведзена для вызначэння бяспекі і эфектыўнасці мРНК-вакцыны супраць COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Выпрабаванне пачалося 10 студзеня 2020 года. Прыкладна пасля адзінаццаці месяцаў напружанай працы дадзеныя клінічнага даследавання даказалі, што COVID-19 можна прадухіліць з дапамогай вакцынацыі BNT162b2. Гэта стала доказам таго, што вакцына на аснове мРНК можа забяспечыць абарону ад інфекцый. Беспрэцэдэнтная праблема, пастаўленая пандэміяй, дапамагла даказаць, што вакцына на аснове мРНК можа быць распрацавана хуткімі тэмпамі, калі будуць даступныя дастатковыя рэсурсы ⁽⁸⁾. ІРНК-вакцына Moderna таксама атрымала дазвол на экстранае выкарыстанне ад FDA ў мінулым месяцы.

Абодва COVID-19 мРНК-вакцыны гэта значыць, BNT162b2 кампаніі Pfizer/BioNTech і Модэрна мРНК-1273 цяпер выкарыстоўваецца для вакцынацыі людзей у адпаведнасці з нацыянальнымі пратаколамі ўвядзення вакцыны ⁽⁹⁾.

Поспех дваіх Covid-19 мРНК (BNT162b2 ад Pfizer/BioNTech і мРНК-1273 кампаніі Moderna) вакцыны ў клінічных выпрабаваннях і іх наступнае адабрэнне да выкарыстання з'яўляецца этапам у навуцы і медыцыне. Гэта даказала недаказаную дагэтуль медыцынскую тэхналогію з высокім патэнцыялам, якую навуковая супольнасць і фармацэўтычная прамысловасць рэалізоўвалі амаль тры дзесяцігоддзі ⁽¹⁰⁾.   

Новы энтузіязм пасля гэтага поспеху абавязкова набярэ энергію пасля таго, як пандэмія, а тэрапеўтыка мРНК апынецца разбуральнай тэхналогіяй, якая адкрывае новую эру ў медыцыне і навуцы дастаўкі лекаў.   

***

DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2012291  

*** 

Спасылкі  

1. Wolff, JA і соавт., 1990. Прамы перанос гена ў мышцы мышы ў натуральных умовах. навука 247, 1465–1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918  

2. Каслоў DC. Патэнцыйная разбуральная тэхналогія ў распрацоўцы вакцын: вакцыны на аснове генаў і іх прымяненне пры інфекцыйных захворваннях. Trans R Soc Trop Med Hyg 2004; 98:593 – 601; http://dx.doi.org/10.1016/j.trstmh.2004.03.007  

3. Schlake, T., Thess A., et al., 2012. Распрацоўка тэхналогій мРНК-вакцын. Біялогія РНК. 2012 лістапада 1 г.; 9(11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269  

4. Шахін, У., Карыко, К. & Türeci, Ö. Тэрапеўтыка на аснове мРНК — распрацоўка новага класа лекаў. Nature Review Drug Discovery 13, 759–780 (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278 

5. Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. et al., 2018. мРНК-вакцыны — новая эра ў вакцыналогіі. Nature Review Drug Discovery 17, 261–279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243 

6. Cross R., 2018. Ці можа мРНК парушаць наркаіндустрыю? Апублікавана 3 верасня 2018 г. Chemical & Engineering News Том 96, выпуск 35 даступны ў Інтэрнэце на https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Доступ 27 снежня 2020 г.  

7. Wadhwa A., Aljabbari A., et al., 2020. Магчымасці і праблемы ў дастаўцы вакцын на аснове мРНК. Апублікавана: 28 студзеня 2020 г. Фармацэўтыка 2020, 12(2), 102; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102     

8. Полак Ф., Томас С. і інш., 2020 г. Бяспека і эфектыўнасць мРНК BNT162b2 вакцыны Covid-19. Медыцынскі часопіс Новай Англіі. Апублікавана 10 снежня 2020 г. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577  

9. Ахова здароўя Англіі, 2020 г. Кіраўніцтва – Нацыянальны пратакол для вакцыны мРНК супраць COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Апублікавана 18 снежня 2020 г. Апошняе абнаўленне 22 снежня 2020 г. Даступна ў Інтэрнэце па адрасе https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Доступ 28 снежня 2020 г.   

10. Сэрвік К., 2020 г. Наступная задача мРНК: ці будзе яна працаваць як наркотык? Навука. Апублікавана 18 снежня 2020 г.: Vol. 370, выпуск 6523, с. 1388-1389. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 Даступна ў Інтэрнэце па адрасе https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info  

***