Technologia zastosowana w szczepionkach na COVID-19 może zrewolucjonizować prace nad przyszłymi szczepionkami i innymi terapiami leczniczymi. W popularnych szczepionkach wykorzystano przełomową technikę edycji genów, w której zostaje zmodyfikowany informacyjny RNA (mRNA) w celu wywołania odpowiedzi immunologicznej.
„Oprogramowanie biologiczne” w szczepionce
Po udanym opracowaniu szczepionki na COVID-19 Moderna ogłosiła już zamiar opracowania szczepionki na HIV oraz na grypę z wykorzystaniem tej techniki.
– RNA to w zasadzie kod biologiczny czy też oprogramowanie biologiczne – powiedział dr John P. Cooke z Houston Methodist Hospital i ekspert w dziedzinie technologii mRNA. – Piszesz kod bardzo szybko i kodujesz w RNA każde białko, które chcemy, aby było generowane przez komórki. Jeśli uda nam się wprowadzić to oprogramowanie do komórki, komórka zastosuje się do tych instrukcji i wytworzy nam białko.
W przypadku szczepionki na COVID-19 nić mRNA jest zaprogramowana tak, aby tworzyć „białko wypustkowe” nowego koronawirusa, które indukuje odpowiedź immunologiczną mającą za zadanie chronić nas przed prawdziwym wirusem.
– Kiedy szczepionka zostanie wstrzyknięta w ramię, komórki człowieka pobiorą ją, „odczytają” sekwencję mRNA i wytworzą białko w kształcie kolca. Ponieważ twoje własne ciało nie ma żadnych białek, które wyglądają jak ten kolec, twój układ odpornościowy będzie postrzegał go jako niebezpieczny i zaatakuje go – powiedziała Mary Kay Bates, starszy naukowiec z Thermo Fisher Scientific. – Jeśli później zostaniesz zarażony koronawirusem, twój układ odpornościowy pamięta to białko i nadal ma odpowiednią broń, aby je zneutralizować.
Ponieważ szczepionki mRNA mają reprodukować tylko niewielką część wirusa i nie muszą być produkowane w komórkach i oczyszczane jak tradycyjne szczepionki, te oparte na mRNA można opracować znacznie szybciej niż inne.
– Głównymi zaletami szczepionek mRNA jest ich zdolność do szybkiego przystosowania się do różnych chorób, ponieważ produkcja docelowego antygenu jest „zlecana” komórkom gospodarza, co oznacza, że do zaprojektowania musi być znana tylko sekwencja genetyczna antygenu kandydata na szczepionkę – powiedział Michael Haydock, starszy dyrektor w Informa Pharma Intelligence, firmie zajmującej się analityką farmaceutyczną i marketingiem.
Jak szybko powstaje szczepionka mRNA?
Haydock powiedział, że czas od poznania sekwencji genetycznej SARS-CoV-2 i opracowaniem przez Modernę szczepionki wynosił zaledwie 44 dni. I chociaż technologia mRNA zyskała globalną uwagę dopiero teraz, proces ten był badany i rozwijany przez prawie 30 lat.
– Istnieją trzy główne osiągnięcia, które umożliwiły stworzenie szczepionek Moderna, Pfizer-BioNTech i podobnych szczepionek przeciwko wirusowi SARS-CoV-2 – powiedział Bates. – Pierwsza technologia to chemia wykorzystana do stworzenia sekwencji mRNA, która sprawia, że jest ona bardziej stabilna. mRNA jest dość kruchy i łatwo ulega zniszczeniu. Drugi element to nanocząstka lipidowa, która otula mRNA, aby go chronić. Technologia ta została opracowana w latach 90. Trzecią jest technologia używana do stabilizacji danego białka w wirusie, na przykład białko kolca w COVID-19, które zostało opracowane około dekady temu.
Grypa, HIV i nie tylko
– Ludzie od lat dostrzegali możliwą użyteczność mRNA, ale COVID bardzo szybko posunął te badania do przodu – powiedziała dr Alexa B. Kimball, dyrektor generalny Harvard Medical Faculty Physicians w Beth Israel Deaconess Medical Center w Bostonie.
W prowadzonych przez Modernę badaniach nad szczepionkami przeciw HIV i grypie prawdopodobnie zostaną wykorzystane zalety procesu kodowania mRNA na różne sposoby.
– Są różne wyzwania związane z grypą i HIV – powiedziała Kimball – W przypadku grypy wyzwaniem jest nadążanie za zmianami szczepów wirusa. Ponieważ mRNA można łatwo zmienić, a następnie szybko wyprodukować, może to pomóc przyspieszyć produkcję nowych wersji szczepionki.
– W przypadku HIV wirus dobrze ukrywa się przed odpowiedzią immunologiczną i istnieje jego wiele różnych szczepów, więc częścią wyzwania jest znalezienie fragmentu do naśladowania – dodała. – Nowe wersje szczepionek mRNA z silniejszymi sygnałami mogą pomóc w walce z tym problemem.
Podobnie jak w przypadku szczepionki na HIV i grypę, mRNA ma również potencjał do bycia głównym elementem lekarstwa na raka.
– Nowotwory mogą się rozmnażać, dawać przerzuty i zabijać, ponieważ unikają nadzoru immunologicznego. Oznacza to, że unikają białych krwinek, które mają pozbyć się raka – powiedział Cooke. – Każdy nowotwór jest inny, ponieważ nowotwory wywodzą się w dużej mierze z mutacji komórkowych, a mutacje mogą często bardzo różnić się w zależności od guza. Każda osoba ma swój własny guz.
Naukowcy używający mRNA do leczenia raka sekwencjonują nowotwór człowieka i szukają unikalnych białek powierzchniowych w raku, które mogą poinstruować własny układ odpornościowy organizmu.
Czytaj też:
Czy można pić alkohol przed szczepieniem na COVID i po nim? Nowe badaniaCzytaj też:
Zastrzyk o długim działaniu pomoże kobietom uniknąć zakażenia HIVCzytaj też:
Kolejna szczepionka przeciw koronawirusowi na rynku. Moderna dostała zielone światło