Вірусні білки вводяться як антиген у формі вакцини, і імунна система організму формує антитіла проти даного антигену, забезпечуючи захист від будь-якої майбутньої інфекції. Цікаво, що це перший випадок в історії людства, коли сама відповідна мРНК вводиться у формі вакцини, яка використовує клітинний механізм для експресії/трансляції антигену/білка. Це фактично перетворює клітини організму на фабрику з виробництва антигену, який, у свою чергу, забезпечує активність імунітет шляхом утворення антитіл. Під час клінічних випробувань на людях ці мРНК-вакцини виявилися безпечними та ефективними. А тепер COVID-19 мРНК Вакцина BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) вводиться людям згідно з протоколом. Як перша належним чином схвалена мРНК-вакцина, це віха в науці, яка започаткувала нову еру в медицина і доставка ліків. Це незабаром може побачити застосування мРНК технологія лікування раку, ряд вакцин для інших хвороб, і, таким чином, можливо, зміна практики медицини та формування фармацевтичної промисловості в майбутньому.
Якщо білок потрібен всередині клітини для лікування хворобливого стану або для того, щоб діяти як антиген для розвитку активного імунітету, цей білок потрібно безпечно доставити в клітину в незмінному вигляді. Це все ще важке завдання. Чи може білок експресуватися безпосередньо в клітину шляхом введення відповідної нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), яка потім використовує клітинний механізм для експресії?
Група дослідників зародила ідею ліків, кодованих нуклеїновими кислотами, і в 1990 році вперше продемонструвала, що пряме введення мРНК в м'яз миші призвело до експресії кодованого білка в м'язових клітинах(1). Це відкрило можливість генної терапії, а також генних вакцин. Цю розробку вважали революційною технологією, з якою будуть порівнюватися майбутні технології вакцин (2).
Процес мислення швидко перейшов від «генного» до «мРНКна основі передачі інформації, оскільки мРНК має кілька переваг порівняно з ДНК оскільки мРНК не інтегрується в геном (отже, немає шкідливої геномної інтеграції), і не реплікується. Він містить лише елементи, безпосередньо необхідні для експресії білка. Рекомбінація між одноланцюговою РНК зустрічається рідко. Крім того, він розпадається протягом декількох днів у клітинах. Ці особливості роблять мРНК більш придатною як безпечна та тимчасова молекула, що несе інформацію, щоб діяти як вектор для розробки вакцин на основі генів (3). Завдяки прогресу в технології, особливо пов’язаному зі синтезом сконструйованих мРНК з правильними кодами, які можуть бути доставлені в клітини для експресії білка, сфера застосування ще більше розширилася з вакцини до терапевтичних препаратів. Використання мРНК почало привертати увагу як клас ліків з потенційним застосуванням у сферах імунотерапії раку, вакцин проти інфекційних захворювань, індукції плюрипотентних стовбурових клітин на основі мРНК, доставки дизайнерських нуклеаз за допомогою мРНК для геномної інженерії тощо. (4).
Виникнення вакцини на основі мРНК і терапевтичні засоби отримали подальше покращення завдяки результатам доклінічних випробувань. Було виявлено, що ці вакцини викликають потужну імунну відповідь проти мішеней інфекційних захворювань на тваринних моделях вірусу грипу, вірусу Зіка, вірусу сказу та інших. Багатообіцяючі результати також були отримані при використанні мРНК у клінічних дослідженнях раку (5). Розуміючи комерційний потенціал технології, промисловість зробила величезні інвестиції в дослідження та розробки вакцин і ліків на основі мРНК. Наприклад, до 2018 року Moderna Inc., можливо, вже інвестувала понад мільярд доларів, хоча ще роки від будь-якого продукту на ринку (6). Незважаючи на спільні зусилля щодо використання мРНК як терапевтичного засобу у вакцинах проти інфекційних захворювань, імунотерапії раку, лікуванні генетичних захворювань і протеїновій терапії, застосування технології мРНК було обмежено через її нестабільність і схильність до деградації нуклеазами. Хімічна модифікація мРНК трохи допомогла, але внутрішньоклітинна доставка все ще залишалася перешкодою, хоча для доставки мРНК використовуються наночастинки на основі ліпідів. (7).
Справжній поштовх до прогресу технології мРНК для терапії прийшов завдяки сумній ситуації, представленій у всьому світі COVID-19 пандемія. Розробка безпечної та ефективної вакцини проти SARS-CoV-2 стала головним пріоритетом для всіх. Було проведено масштабне багатоцентрове клінічне випробування, щоб перевірити безпеку та ефективність мРНК-вакцини проти COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Випробування розпочалося 10 січня 2020 року. Після приблизно одинадцяти місяців ретельної роботи дані клінічного дослідження довели, що COVID-19 можна запобігти за допомогою вакцинації BNT162b2. Це стало доказом концепції того, що вакцина на основі мРНК може забезпечити захист від інфекцій. Безпрецедентний виклик, викликаний пандемією, допоміг довести, що вакцину на основі мРНК можна розробити швидкими темпами, якщо буде достатньо ресурсів (8). Минулого місяця FDA також отримала дозвіл на екстрене використання мРНК-вакцини Moderna.
Обидва COVID-19 мРНК-вакцини тобто BNT162b2 від Pfizer/BioNTech і Модерна мРНК-1273 зараз використовується для вакцинації людей відповідно до національних протоколів введення вакцини (9).
Успіх двох COVID-19 Вакцини мРНК (BNT162b2 Pfizer/BioNTech і mRNA-1273 Moderna) проходять клінічні випробування та їх подальше схвалення для використання є важливою віхою в науці та медицині. Це довело досі неперевірену медичну технологію з високим потенціалом, яку наукове співтовариство та фармацевтична промисловість шукали майже три десятиліття (10).
Новий ентузіазм, викликаний цим успіхом, неминуче набере сили після пандемії, а терапія мРНК надалі виявиться революційною технологією, що відкриває нову еру в медицині та науці про доставку ліків.
***
посилання
- Wolff, JA та ін., 1990. Прямий перенос гена в м'яз миші in vivo. Наука 247, 1465–1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918
- Kaslow DC. Потенційна революційна технологія у розробці вакцин: вакцини на основі генів та їх застосування до інфекційних захворювань. Trans R Soc Trop Med Hyg 2004; 98:593 – 601; http://dx.doi.org/10.1016/j.trstmh.2004.03.007
- Шлейк, Т., Тесс А. та ін., 2012. Розробка технологій мРНК-вакцини. Біологія РНК. 2012 листопада 1 р.; 9(11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269
- Сахін, У., Каріко, К. і Тюречі, О. Терапія на основі мРНК — розробка нового класу ліків. Nature Review Drug Discovery 13, 759–780 (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278
- Парді, Н., Хоган, М., Портер, Ф. та ін., 2018. МРНК-вакцини — нова ера у вакцинології. Nature Review Drug Discovery 17, 261–279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243
- Кросс Р., 2018. Чи може мРНК порушити виробництво ліків? Опубліковано 3 вересня 2018 р. Chemical & Engineering News Том 96, Випуск 35 Доступно онлайн на https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Доступ 27 грудня 2020 року.
- Wadhwa A., Aljabbari A. та ін., 2020. Можливості та виклики в доставці вакцин на основі мРНК. Опубліковано: 28 січня 2020 р. Pharmaceutics 2020, 12(2), 102; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102
- Полак Ф., Томас С. та ін., 2020. Безпека та ефективність мРНК BNT162b2 вакцини Covid-19. Медичний журнал Нової Англії. Опубліковано 10 грудня 2020 р. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577
- Public Health England, 2020. Рекомендації – Національний протокол для мРНК-вакцини проти COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Опубліковано 18 грудня 2020 р. Останнє оновлення 22 грудня 2020 р. Доступно онлайн за адресою https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Доступ 28 грудня 2020 року.
- Сервік К., 2020. Наступний виклик мРНК: чи буде вона працювати як ліки? Наука. Опубліковано 18 грудня 2020 р.: том. 370, випуск 6523, стор. 1388-1389. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 Доступний онлайн за адресою https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info
***
