На конференции «Вакцины и здоровье» эксперты призвали «каждый обратить внимание на мРНК-вакцины, которые дают людям неограниченное мышление».Так что же такое мРНК-вакцина?Как он был обнаружен и какова его прикладная ценность?Сможет ли он противостоять бушующему по всему миру COVID-19?Успешно ли моя страна разработала мРНК-вакцину?Сегодня давайте узнаем о прошлом и настоящем мРНК-вакцин.

01
Что такое мРНК в мРНК-вакцинах?

мРНК (информационная РНК), то есть информационная РНК, представляет собой тип одноцепочечной РНК, которая транскрибируется с цепи ДНК в качестве матрицы и несет генетическую информацию, которая может направлять синтез белка.С точки зрения непрофессионала, мРНК реплицирует генетическую информацию одной нити двухцепочечной ДНК в ядре, а затем покидает ядро ​​для производства белков в цитоплазме.В цитоплазме рибосомы перемещаются вдоль мРНК, считывают ее последовательность оснований и транслируют ее в соответствующую аминокислоту, в конечном итоге образуя белок (рис. 1).

Рисунок 1 Рабочий процесс мРНК

02
Что такое мРНК-вакцина и в чем ее уникальность?

мРНК-вакцины вводят в организм мРНК, кодирующую специфические для заболевания антигены, и используют механизм синтеза белка клетки-хозяина для создания антигенов, вызывая тем самым иммунный ответ.Как правило, последовательности мРНК специфических антигенов могут быть сконструированы в соответствии с различными заболеваниями, упакованы и транспортированы в клетки с помощью новых липидных наноносителей, а затем последовательности мРНК рибосом человека используются для трансляции последовательностей мРНК с образованием белков антигена заболевания, которые распознаются аутоиммунной системой после секреции для создания иммунного ответа, чтобы достичь роли профилактики заболевания (рис. 2).

Рисунок 2. Эффект мРНК-вакцины in vivo

Итак, что же уникального в этом типе мРНК-вакцины по сравнению с традиционными вакцинами?мРНК-вакцины являются наиболее передовыми вакцинами третьего поколения, и необходимы дальнейшие исследования для повышения их стабильности, регулирования их иммуногенности и разработки новых технологий доставки.

Традиционные вакцины первого поколения в основном включают инактивированные вакцины и живые аттенуированные вакцины, которые используются наиболее широко.Инактивированные вакцины относятся к первому культивированию вирусов или бактерий, а затем к их инактивации нагреванием или химическими веществами (обычно формалином);живые аттенуированные вакцины относятся к патогенам, которые мутируют и ослабляют свою токсичность после различных обработок.но при этом сохраняет свою иммуногенность.Введение его в организм не вызовет возникновения заболевания, но возбудитель может расти и размножаться в организме, вызывать иммунный ответ организма и играть роль в получении долгосрочной или пожизненной защиты.

Второе поколение новых вакцин включает субъединичные вакцины и рекомбинантные белковые вакцины.Субъединичная вакцина представляет собой вакцину субъединичной вакцины, изготовленную из основных защитных иммуногенных компонентов патогенных бактерий, то есть путем химического разложения или контролируемого протеолиза извлекается и отсеивается особая белковая структура бактерий и вирусов.Вакцины из иммунологически активных фрагментов;Рекомбинантные белковые вакцины представляют собой антигенные рекомбинантные белки, продуцируемые в различных клеточных системах экспрессии.

Третье поколение передовых вакцин включает ДНК-вакцины и мРНК-вакцины.Это прямое введение фрагмента вирусного гена (ДНК или РНК), кодирующего определенный антигенный белок, в соматические клетки животных (инъекция вакцины в организм человека) и производство антигенного белка через систему синтеза белка клетки-хозяина, побуждающее хозяина вырабатывать иммунитет к реакции антигенного белка для достижения цели профилактики и лечения заболевания.Разница между ними заключается в том, что ДНК сначала транскрибируется в мРНК, а затем синтезируется белок, тогда как мРНК синтезируется напрямую.

03
История открытия и ценность применения мРНК-вакцины

Говоря о мРНК-вакцинах, мы должны упомянуть выдающуюся женщину-ученого Кати Карико, которая заложила прочный научный фундамент для появления мРНК-вакцин.Во время учебы она была полна исследовательского интереса к мРНК.За свою более чем 40-летнюю научно-исследовательскую карьеру она неоднократно терпела неудачи, не обращалась за финансированием научных исследований и не имела стабильной научной позиции, но всегда настаивала на исследованиях мРНК.

Кати Карито

В появлении мРНК-вакцин есть три важных узла.

На первом этапе ей удалось получить желаемую молекулу мРНК с помощью клеточной культуры, но она столкнулась с проблемой, связанной с тем, чтобы заставить мРНК функционировать в организме: после инъекции мРНК мыши она проглатывалась иммунной системой мыши.Потом она познакомилась с Вайсманом.Они использовали молекулу тРНК, называемую псевдоуридином, чтобы заставить мРНК уклоняться от иммунного ответа.][2].
На втором этапе, примерно в 2000 году, профессор Питер Куллис изучил липидные нанотехнологии LNP для доставки in vivo siRNA для приложений подавления генов [3][4].Организация Weissman Kariko et al.обнаружили, что LNP является подходящим носителем мРНК in vivo и может стать ценным инструментом для доставки мРНК, кодирующей терапевтические белки, и впоследствии подтверждено в профилактике вируса Зика, ВИЧ и опухолей [5] [6] [7] [8].

На третьем этапе, в 2010 и 2013 годах, Moderna и BioNTech последовательно получили патентные лицензии, связанные с синтезом мРНК, от Пенсильванского университета для дальнейшего развития.Каталин также стала старшим вице-президентом BioNTech в 2013 году для дальнейшей разработки мРНК-вакцин.

Сегодня мРНК-вакцины можно использовать при инфекционных заболеваниях, опухолях и астме.В случае бушующего по всему миру COVID-19 мРНК-вакцины могут сыграть роль авангарда.

04
Перспективы применения мРНК-вакцины при COVID-19

В условиях глобальной эпидемии COVID-19 страны прилагают все усилия для разработки вакцины для сдерживания эпидемии.Как новый тип вакцины, мРНК-вакцина сыграла ведущую роль в появлении новой коронной эпидемии.Многие ведущие журналы сообщали о роли мРНК в новом коронавирусе SARS-CoV-2 (рис. 3).

Рисунок 3. Отчет о мРНК-вакцинах для предотвращения нового коронавируса (от NCBI).

Во-первых, многие ученые сообщали об исследованиях мРНК-вакцины (мРНК SARS-CoV-2) против нового коронавируса на мышах.Например: мРНК-вакцина, инкапсулированная в липидные наночастицы, нуклеозид-модифицированная (мРНК-ЛНП), однократная инъекция индуцирует сильный ответ CD4+ Т- и CD8+ Т-клеток типа 1, долгоживущий ответ плазмы и В-клеток памяти, а также устойчивый и устойчивый ответ нейтрализующих антител.Это указывает на то, что вакцина мРНК-ЛНП является многообещающим кандидатом против COVID-19[9][10].

Во-вторых, некоторые ученые сравнили эффекты мРНК SARS-CoV-2 и традиционных вакцин.По сравнению с рекомбинантными белковыми вакцинами: мРНК-вакцины намного превосходят белковые вакцины по реакции зародышевого центра, активации Tfh, выработке нейтрализующих антител, специфических В-лимфоцитов памяти и долгоживущих плазматических клеток [11].

Затем, когда кандидаты на мРНК вакцины против SARS-CoV-2 начали клинические испытания, возникли опасения по поводу короткой продолжительности защиты вакцины.Ученые разработали липидно-инкапсулированную форму модифицированной нуклеозидами мРНК-вакцины под названием mRNA-RBD.Одна инъекция может генерировать сильные нейтрализующие антитела и клеточные реакции и может почти полностью защитить модельных мышей, инфицированных 2019-nCoV, при этом высокие уровни нейтрализующих антител сохраняются в течение не менее 6,5 месяцев.Эти данные свидетельствуют о том, что однократная доза мРНК-RBD обеспечивает долгосрочную защиту от заражения SARS-CoV-2 [12].
Есть также ученые, работающие над разработкой новых безопасных и эффективных вакцин против COVID-19, таких как вакцина BNT162b.Защищенные макаки от SARS-CoV-2, защитившие нижние дыхательные пути от вирусной РНК, продуцировали сильнодействующие антитела и не проявляли признаков усиления болезни.Два кандидата в настоящее время проходят оценку в фазе I испытаний, также проводится оценка в глобальных испытаниях фаз II/III, и применение не за горами [13].

05
Статус мРНК-вакцины в мире

В настоящее время BioNTech, Moderna и CureVac известны как тройка мировых лидеров в области мРНК-терапии.Среди них BioNTech и Moderna находятся в авангарде исследований и разработок новой коронной вакцины.Moderna сосредоточилась на исследованиях и разработке лекарств и вакцин, связанных с мРНК.Испытательная вакцина mRNA-1273 фазы III против COVID-19 является самым быстрорастущим проектом компании.BioNTech также является ведущей в мире компанией, занимающейся исследованиями и разработками мРНК-препаратов и вакцин, в общей сложности 19 мРНК-препаратов/вакцин, 7 из которых находятся на клинической стадии.CureVac занимается исследованием и разработкой мРНК-лекарств/вакцин и является первой компанией в мире, которая установила линию по производству РНК, соответствующую GMP, с упором на опухоли, инфекционные заболевания и редкие заболевания.

Сопутствующие товары:Ингибитор РНКазы
Ключевые слова: микроРНК-вакцина, выделение РНК, экстракция РНК, ингибитор РНКазы.

Ссылки: 1.K Kariko, Buckstein M, Ni H, et al.Подавление распознавания РНК Toll-подобными рецепторами: влияние модификации нуклеозидов и эволюционное происхождение РНК [J].Иммунитет, 2005, 23(2):165-175.
2. K Kariko, Muramatsu H, Welsh FA, et al.Включение псевдоуридина в мРНК дает превосходный неиммуногенный вектор с повышенной трансляционной способностью и биологической стабильностью [J].Молекулярная терапия, 2008.3.Чонн А., Каллис П.Р.Недавние достижения в области липосомных технологий и их применения для системной доставки генов[J].Advanced Drug Delivery Reviews, 1998, 30(1-3):73.4.Kulkarni JA, Witzigmann D, Chen S, et al.Технология липидных наночастиц для клинической трансляции siRNA Therapeutics[J].Отчеты о химических исследованиях, 2019, 52(9).5.Карико, Каталин, Мэдден и др.Кинетика экспрессии мРНК, модифицированной нуклеозидами, доставляемой в липидных наночастицах мышам различными путями [J].Журнал контролируемого высвобождения Официальный журнал Общества контролируемого высвобождения, 2015.6.Защита от вируса Зика с помощью однократной вакцинации мРНК с модифицированными нуклеозидами в низких дозах[J].Природа, 2017, 543(7644):248-251.7.Pardi N, Secreto AJ, Shan X, et al.Введение модифицированной нуклеозидами мРНК, кодирующей широко нейтрализующее антитело, защищает гуманизированных мышей от заражения ВИЧ-1[J].Связь с природой, 2017, 8:14630.8.Stadler CR , B?Hr-Mahmud H , Celik L , et al.Устранение больших опухолей у мышей с помощью кодируемых мРНК биспецифических антител[J].Природная медицина, 2017.9.NN Zhang, Li XF, Deng YQ и др.Термостабильная мРНК-вакцина против COVID-19[J].Клетка, 2020.10.Д. Лацко, Хоган М.Дж., Тулмин С.А. и др.Однократная иммунизация модифицированными нуклеозидами мРНК-вакцинами вызывает сильный клеточный и гуморальный иммунный ответ против SARS-CoV-2 у мышей - ScienceDirect[J].2020.11.Ледерер К., Кастао Д., Атриа Д.Г. и соавт.Вакцины на основе мРНК SARS-CoV-2 стимулируют мощные антиген-специфические реакции зародышевых центров, связанные с образованием нейтрализующих антител[J].Иммунитет, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Хуан К., Цзи К., Тянь С. и др.Однодозовая мРНК-вакцина обеспечивает долгосрочную защиту трансгенных мышей hACE2 от SARS-CoV-2[J].Связь с природой.13.Фогель А.Б., Каневский И., Е.С., и соавт.Иммуногенные вакцины BNT162b защищают макак-резусов от SARS-CoV-2[J].Природа, 2021:1-10.