Вакцини з нуклеїновими кислотами використовують мРНК, щоб дати клітинам інструкції, як виробляти потрібний білок. Libre de Droit/iStock через Getty Images
Дві найуспішніші вакцини проти коронавірусу, розроблені в США – вакцини Pfizer та Moderna – обидві є мРНК-вакцинами. Ідея використання генетичного матеріалу для вироблення імунної відповіді відкрила світ досліджень і потенційних медичних застосувань, які далеко від традиційних вакцин. Дебора Фуллер — мікробіолог з Університету Вашингтона, який вивчає генетичні вакцини більше 20 років. Ми поговорили з нею про майбутнє мРНК-вакцин для подкасту The Conversation Weekly. Нижче наведено уривки з цієї розмови, які були відредаговані для довжини та ясності.
Як довго розробляються вакцини на основі генів?
Цей тип вакцини розроблявся для про роки 30. Вакцини з нуклеїновими кислотами засновані на ідеї, що ДНК створює РНК, а потім РНК — білки. Для будь-якого даного білка, коли ми знаємо генетичну послідовність або код, ми можемо створити молекулу мРНК або ДНК, яка спонукає клітини людини почати його виробляти.
Коли ми вперше подумали про ідею введення генетичного коду в чиїсь клітини, ми вивчали і ДНК, і РНК. ІРНК-вакцини спочатку не працювали дуже добре. Вони були нестабільні і вони викликали досить сильні імунні реакції, які були не обов'язково бажано. Дуже довгий час ДНК-вакцини зайняли перше місце, і саме Перші клінічні випробування проводилися з ДНК-вакциною.
Але приблизно сім-вісім років тому мРНК-вакцини почали займати провідне місце. Дослідники вирішили багато проблем, зокрема нестабільність – і виявив нові технології доставки мРНК на клітинки та способи модифікації кодуючої послідовності до зробити вакцини набагато безпечнішими для використання для людей.
Як тільки ці проблеми були вирішені, технологія була дійсно готова стати революційним інструментом для медицини. Це було якраз тоді, коли вдарив COVID-19.
Чим вакцини з нуклеїновими кислотами відрізняються від традиційних вакцин?
Більшість вакцин викликають реакцію антитіл. Антитіла є основним імунним механізмом, який блокує інфекції. Коли ми почали вивчати вакцини нуклеїнових кислот, ми виявили, що оскільки ці вакцини експресуються в наших клітинах, вони також дуже ефективний для індукції Т-клітинної реакції. Це відкриття справді спонукало до додаткових роздумів про те, як дослідники можуть використовувати вакцини з нуклеїновими кислотами не тільки для інфекційних захворювань, а й для імунотерапії для лікування раку та хронічних інфекційних захворювань, таких як ВІЛ, гепатит В і герпес, а також аутоімунних захворювань і навіть для генної терапії. .
Як вакцина може лікувати рак або хронічні інфекційні захворювання?
Відповіді Т-клітин дуже важливі для ідентифікації клітин, інфікованих хронічними захворюваннями та аберантними раковими клітинами. Вони також відіграють велику роль у виведенні цих клітин з організму.
Коли клітина стає раковою, вона починає виробляти неоантигени. У звичайних випадках імунна система виявляє ці неоантигени, визнає, що з клітиною щось не так, і усуває її. Причина виникнення пухлин у деяких людей полягає в тому, що їх імунна система не зовсім здатна знищити пухлинні клітини, тому клітини поширюються.
За допомогою мРНК або ДНК-вакцини мета полягає в тому, щоб ваш організм краще розпізнавав дуже специфічні неоантигени, які виробляє ракова клітина. Якщо ваша імунна система зможе розпізнавати і бачити їх краще, вона буде атакують ракові клітини і виводять їх з організму.
Цю ж стратегію можна застосувати до усунення хронічних інфекцій як ВІЛ, гепатит В і герпес. Ці віруси вражають людський організм і залишаються в організмі назавжди, якщо імунна система не усуває їх. Подібно до того, як вакцини з нуклеїновими кислотами можуть тренувати імунну систему для знищення ракових клітин, їх можна використовувати для навчання наших імунних клітин розпізнаванню та знищенню хронічно інфікованих клітин.
Який статус цих вакцин?
Деякі з перших клінічних випробувань вакцин нуклеїнових кислот відбулися в 1990-х роках і були на рак, зокрема для меланоми.
Сьогодні існують а кількість поточних клінічних випробувань мРНК для лікування меланоми, раку передміхурової залози, раку яєчників, раку молочної залози, лейкемії, гліобластоми та інших, і були певні багатообіцяючі результати. Moderna нещодавно оголосила про багатообіцяючі результати свого випробування фази 1 з використанням мРНК для лікування солідних пухлин і лімфом
Існує також багато випробувань ДНК-вакцин проти раку, тому що ДНК-вакцини є особливо ефективний для індукції Т-клітинної реакції. Компанія під назвою Inovio нещодавно продемонструвала значний вплив на рак шийки матки, викликаний вірусом папіломи людини у жінок. за допомогою ДНК-вакцини.
Чи можуть вакцини з нуклеїновими кислотами лікувати аутоімунні захворювання?
Аутоімунні розлади виникають, коли імунні клітини людини фактично атакують частину власного тіла людини. Прикладом цього є розсіяний склероз. Якщо у вас розсіяний склероз, ваш власні імунні клітини атакують мієлін, білок, який покриває нервові клітини ваших м’язів.
Спосіб усунення аутоімунного розладу полягає в модуляції ваших імунних клітин, щоб запобігти їх атаці на ваші власні білки. На відміну від вакцин, метою яких є стимулювання імунної системи краще розпізнавати щось, лікування аутоімунних захворювань спрямоване на ослаблення імунної системи, щоб вона перестала атакувати те, що їй не слід. Нещодавно дослідники створили мРНК-вакцину, що кодує білок мієліну з дещо зміненими генетичними інструкціями, щоб запобігти його стимуляції імунних реакцій. Замість того, щоб активувати нормальні Т-клітини, які підвищують імунну відповідь, вакцина змусила організм виробляють Т-регуляторні клітини який специфічно пригнічував лише Т-клітини, які атакували мієлін.
Багато захворювань виникають, коли у людей є мутації або відсутні певні гени, а вакцини з нуклеїновими кислотами можуть діяти як тимчасові заміни відсутніх генів. ttsz/iStock через Getty Images
Чи є інші застосування нової технології вакцин?
Останнє застосування насправді є однією з перших речей, які дослідники подумали про використання ДНК та мРНК вакцин для: генної терапії. Деякі люди народжуються без певних генів. Мета генної терапії полягає в тому, щоб забезпечити клітини відсутніми інструкціями, необхідними для виробництва важливого білка.
Чудовим прикладом цього є муковісцидоз, генетичне захворювання, викликане мутаціями в одному гені. Використовуючи ДНК або мРНК-вакцину, дослідники досліджують можливість по суті замінити відсутній ген і дозволити чиємусь тілу тимчасово виробляють відсутній білок. Як тільки білок присутній, симптоми можуть зникнути, принаймні на час. ІРНК не буде довго зберігатися в людському тілі, вона не буде інтегруватися в геном людей або якимось чином змінити геном. Тому, коли ефект минає, знадобляться додаткові дози.
Дослідження показали, що ця концепція реалізована, але вона ще потребує певної роботи.
про автора
Дебора Фуллер, професор мікробіології Медичного факультету, Університет Вашингтона
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Тіло веде рахунок: мозок, розум і тіло в лікуванні травми
Бесселя ван дер Колка
Ця книга досліджує зв’язки між травмою та фізичним і психічним здоров’ям, пропонуючи ідеї та стратегії зцілення та відновлення.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Дихання: нова наука втраченого мистецтва
Джеймс Нестор
Ця книга досліджує науку та практику дихання, пропонуючи ідеї та методи покращення фізичного та психічного здоров’я.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Парадокс рослин: приховані небезпеки в «здорових» продуктах, які викликають хвороби та збільшення ваги
Стівен Р. Гандрі
Ця книга досліджує зв’язки між дієтою, здоров’ям і хворобою, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та самопочуття.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Кодекс імунітету: нова парадигма справжнього здоров’я та радикальної боротьби зі старінням
Джоел Грін
Ця книга пропонує новий погляд на здоров’я та імунітет, спираючись на принципи епігенетики та пропонуючи ідеї та стратегії для оптимізації здоров’я та старіння.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Повний посібник із голодування: зцілюйте своє тіло за допомогою періодичного, іншого дня та тривалого голодування
доктора Джейсона Фунга та Джиммі Мура
Ця книга досліджує науку та практику голодування, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та благополуччя.
