DNR ir mRNR vakcinos

Atnaujinta

Martina Feichter studijavo biologiją Insbruke pasirenkamojo dalyko vaistinėje, taip pat pasinėrė į vaistinių augalų pasaulį. Iš ten buvo toli iki kitų medicinos temų, kurios ją žavi iki šiol. Ji mokėsi žurnalistės „Axel Springer“ akademijoje Hamburge ir nuo 2007 m. Dirba „houseofgoldhealthproducts“ - pirmiausia redaktorė, o nuo 2012 m. - laisvai samdoma rašytoja.

Daugiau apie „houseofgoldhealthproducts“ ekspertus Visą „houseofgoldhealthproducts“ turinį tikrina medicinos žurnalistai.

DNR ir mRNR vakcinos yra naujos kartos vakcinos, kurios veikia visiškai kitaip nei gerai žinomos gyvos ir negyvos vakcinos. Sužinokite, kaip tai atrodo ir kokią naudą bei galimą riziką atneša DNR ir mRNR vakcinos!

Kas yra mRNR ir DNR vakcinos?

Vadinamosios mRNR vakcinos (trumpai: RNR vakcinos) ir DNR vakcinos priklauso naujai genų vakcinų klasei. Jie buvo intensyviai tiriami ir bandomi keletą metų. Po koronos pandemijos mRNR vakcinos pirmą kartą buvo patvirtintos žmonių skiepijimui. Jų veikimo principas skiriasi nuo ankstesnių veikliųjų medžiagų.

Klasikinės gyvos ir negyvos vakcinos į organizmą atneša susilpnėjusius ar nužudytus ar inaktyvuotus patogenus ar jų dalis.Imuninė sistema reaguoja, sukurdama specifinius antikūnus prieš šias svetimas medžiagas, kurios yra žinomos kaip antigenai. Po to skiepytas asmuo sukuria imunitetą atitinkamam patogenui.

Naujosios genų vakcinos (DNR ir mRNR vakcinos) yra skirtingos: jos tik kontrabanda į žmogaus ląsteles patogenų antigenų genetinį planą. Tada ląstelės naudoja šias instrukcijas, kad surinktų pačius antigenus, kurie tada sukelia specifinį imuninį atsaką. Trumpai tariant: naudojant genų pagrindu pagamintas vakcinas, dalis sudėtingos vakcinos gamybos - antigenų išskyrimas - perkeliama iš laboratorijos į žmogaus ląsteles.

Be DNR ir mRNR vakcinų, genų pagrindu sukurtos vakcinos taip pat apima vadinamąsias vektorines vakcinas.

Kas yra DNR ir mRNR?

Santrumpa DNR reiškia dezoksiribonukleino rūgštį. Jis yra genetinės informacijos nešėjas daugelyje organizmų, įskaitant žmones. DNR yra dviejų grandinių grandinė, sudaryta iš keturių statybinių blokų (vadinamų pagrindais), išdėstytų poromis - panašiai kaip virvės kopėčios. Bazinių porų išdėstymas yra plano kodas, kurio pagrindu gaminami tūkstančiai baltymų. Jie yra viso kūno struktūros ir funkcijos pagrindas.

Tam, kad gautų tam tikrą baltymą, ląstelė pirmiausia naudoja tam tikrus fermentus (polimerazes), kad sukurtų DNR segmento „kopiją“ su atitinkamomis surinkimo instrukcijomis (genu) viengrandės mRNR (pasiuntinės ribonukleorūgšties) pavidalu. Šis procesas vadinamas transkripcija. MRNR palieka branduolį ir skaitoma ląstelių plazmoje (citoplazmoje). Aptariamas baltymas surenkamas remiantis šiomis surinkimo instrukcijomis. Šis genetinio plano „vertimas“ į baltymą vadinamas vertimu.

Kaip veikia DNR ir mRNR vakcinos?

DNR vakcinose yra patogeno antigeno DNR planas (genas). MRNR vakcinų atveju šis antigeno planas jau yra prieinamas mRNR pavidalu. Štai kaip veikia imunizacija naudojant DNR arba mRNR vakciną:

mRNR vakcina

MRNR vakcinoje gali būti „nuoga“. Tačiau nesupakuota mRNR yra labai jautri ir trapi. Kūnas taip pat jas greitai suskaido, ypač jei vakcina švirkščiama į raumenis. Todėl mRNR yra bent jau stabilizuota, pavyzdžiui, naudojant specialias baltymų molekules.

Tačiau paprastai patogeno antigeno mRNR planas yra pakuotėje. Viena vertus, tai apsaugo trapią mRNR ir, kita vertus, palengvina svetimos genetinės medžiagos absorbciją į kūno ląstelę. Pakuotę gali sudaryti, pavyzdžiui, lipidų nanodalelės arba trumpas LNP (lipidai = riebalai). Kartais svetima mRNR taip pat supakuota į liposomas. Tai mažos pūslelės, kurių viduje yra vandeninė fazė, apsupta dvigubo lipidinio sluoksnio. Šis apvalkalas chemiškai primena ląstelių membraną.

Po to, kai svetima mRNR buvo paimta į ląstelę, ji „skaitoma“ tiesiai citoplazmoje. Tada ląstelė gamina atitinkamą patogeno baltymą (antigeną) ir pateikia jį savo ląstelės paviršiuje. Tada imuninė sistema atpažįsta svetimą struktūrą ir inicijuoja imuninį atsaką. Be kitų dalykų, kūnas dabar gamina tinkamus antikūnus. Tai leidžia organizmui greitai reaguoti į patį sukėlėją „tikros“ infekcijos atveju. Skiepyta pasiuntinio RNR, savo ruožtu, vėl suskaidoma palyginti greitai.

DNR vakcina

Patogeno antigeno DNR planas paprastai pirmiausia yra integruotas į plazmidę, kuri negali daugintis. Plazmidė yra maža, apvali DNR molekulė, paprastai randama bakterijose.

Plazmidė įsiskverbia į kūno ląsteles kartu su antigeno planu. Naudojant kai kurias DNR vakcinas, tai palaiko elektroporacija: punkcijos vietoje naudojami trumpi elektriniai impulsai, skirti trumpam padidinti ląstelių membranos pralaidumą, kad didesnės molekulės, tokios kaip svetima DNR, galėtų lengviau praeiti.

Tada DNR-antigeno planas yra perrašomas į ląstelės branduolio mRNR. Tai palieka branduolį ir citoplazmoje virsta atitinkamu antigenu. Dažnai tai yra patogeno paviršinis baltymas. Tada jis yra įmontuotas į ląstelės apvalkalą. Šis svetimas baltymas ant ląstelės paviršiaus galiausiai iškviečia imuninę sistemą. Tai sukelia specifinę gynybos reakciją. Jei paskiepytas asmuo užsikrečia faktiniu patogenu, organizmas gali su juo kovoti greičiau.

Ar skiepai taupo riziką?

Pagrindinis kai kurių žmonių rūpestis yra tas, kad mRNR ir DNR vakcinos gali pažeisti arba pakeisti žmogaus genomą. Tačiau iki šiol to įrodymų nebuvo. Taip pat nėra įrodymų, kad skiepai gali sukelti tokias ligas kaip vėžys.

Ar mRNR vakcinos gali pakeisti žmogaus genomą?

Beveik neįmanoma, kad mRNR vakcinos galėtų pakenkti ar pakeisti žmogaus genomą. Tam yra keletas priežasčių:

>> mRNR nepatenka į ląstelės branduolį: viena vertus, svetima mRNR, kuri buvo įvežta į ląsteles ir žmogaus DNR, yra skirtingose ​​vietose - mRNR lieka ląstelės plazmoje, o žmogaus DNR - ląstelėje branduolys. Tai atskiriama nuo ląstelės membrana. Tiesa, yra branduolinių porų, per kurias mRNR iš ląstelės branduolio patenka į ląstelės plazmą. Tačiau tai sudėtingas procesas, kuris vyksta tik viena kryptimi. Kelio atgal nėra.

>> mRNR negalima integruoti į DNR: kita vertus, mRNR ir DNR turi skirtingą cheminę struktūrą. Todėl mRNR apskritai negali būti įtraukta į žmogaus genomą. Norėdami tai padaryti, pirmiausia jis turėtų būti perrašytas į DNR. Šiam žingsniui reikalingi specialūs fermentai, kurie jau seniai žinomi iš tam tikrų virusų (retrovirusų), bet taip pat atsiranda žmogaus ląstelėse, kaip žinoma jau kurį laiką. Taigi ar būtų galima įsivaizduoti, kad mRNR, įvesta kaip vakcina, gali būti paversta DNR ir vėliau įtraukta į žmogaus genomą?

Pirmiausia apsvarstykime retrovirusų fermentus: šių tipų virusai (įskaitant AIDS sukėlėją ŽIV) turi fermentus atvirkštinę transkriptazę ir integrazę. Jų pagalba virusai gali perrašyti savo RNR genomą į DNR ir tada integruoti jį į užkrėstos žmogaus ląstelės DNR genomą.

Teoriškai būtų galima įsivaizduoti, kad: jei asmuo, užsikrėtęs tokiu RNR virusu (pvz., ŽIV), organizmo ląstelėje turi vakcinos mRNR ir virusą, viruso fermentai tarp daugelio žmogaus mRNR dalių, esančių ląstelėje bet kuriuo metu „išgauna“ mRNR, įvestą kaip vakcina, ir perrašo ją į DNR.

Kad tai įvyktų, kas ir taip yra labai mažai tikėtina, reikėtų dar vieno veiksnio: mRNR transkripcijai į DNR reikalinga genetinė pradžios seka (vadinama „pradmeniu“), kurią patys RNR virusai atsineša. Tačiau šis pradmuo suprojektuotas taip, kad į DNR būtų perrašytas tik paties viruso RNR genomas, o ne bet kuri kita ląstelėje esanti mRNR. O pačiose mRNR vakcinose nėra „pradmenų“.

Todėl praktiškai neįmanoma, kad vakcinos mRNR tokiu būdu būtų perrašyta į DNR ir įtraukta į žmogaus genomą.

Tą pačią išvadą galima padaryti ir pažvelgus į žmogaus fermentus, galinčius perrašyti RNR į DNR: Kaip minėta pradžioje, ląstelė gali naudoti polimerazės fermentus, kad DNR būtų paversta mRNR, kuri vėliau tarnauja kaip šablonas baltymų sintezei ląstelių plazmoje . Tačiau polimerazės turi ir kitų užduočių: prieš ląstelių dalijimąsi jos dubliuoja žmogaus DNR genomą, kad kiekviena sukurta dukterinė ląstelė gautų visą genetinės informacijos rinkinį. Polimerazės taip pat gali ištaisyti DNR pažeidimus.

Ilgą laiką buvo manoma, kad polimerazės gali tik perrašyti DNR į mRNR, o DNR - į DNR. Tačiau dabar žinoma, kad kai kurios polimerazės taip pat gali perrašyti RNR į DNR (pvz., Retrovirusų atvirkštinė transkriptazė). Visų pirma, šį gebėjimą turi vadinamoji teta polimerazė. Šio fermento darbas yra ištaisyti DNR pažeidimus. Jei, pavyzdžiui, vienoje iš dviejų DNR segmento grandžių trūksta gabalo, teta polimerazė gali iš naujo surinkti trūkstamą gabalą, naudojant papildomą antrąją atskirą DNR grandinę (ty DNR-DNR vertimą).

Kaip neseniai buvo išsiaiškinta, šis fermentas taip pat gali naudoti RNR kaip šabloną ir išversti jį į DNR - dar efektyviau ir su mažiau klaidų, nei gali nukopijuoti DNR. Teta polimerazė netgi gali norėti naudoti mRNR nuorašus kaip šabloną DNR pažeidimams ištaisyti.

Taigi ar fermentas taip pat galėtų perrašyti mRNR, įvestą kaip vakcina, į DNR? Ekspertų požiūriu, tai mažai tikėtina, ir dėl tos pačios priežasties, kodėl viruso fermento atvirkštinė transkriptazė to padaryti negali - trūksta būtinos genetinės pradžios sekos („pradmens“).

Ar DNR vakcinos gali pakeisti žmogaus genomą?

Su vadinamosiomis DNR vakcinomis situacija kiek kitokia. Struktūra atitinka žmogaus DNR. Tačiau ekspertai mano, kad yra labai mažai tikėtina, kad jie gali būti atsitiktinai įtraukti į žmogaus genomą: metų eksperimentai ir patirtis su DNR vakcinomis, jau patvirtintomis veterinarinėje medicinoje, to nepateikė.

Ar mRNR ir DNR vakcinos gali sukelti autoimunines ligas?

Atrodo, kad pavojus čia nėra didesnis nei naudojant klasikines gyvas ir negyvas vakcinas. Bet kokia vakcinacija turi aktyvų poveikį imuninei sistemai. Labai retais atvejais tai gali sukelti autoimuninę reakciją. Po kiaulių gripo vakcinacijos apie 1600 žmonių vėliau išsivystė narkolepsija. Atsižvelgiant į daugybę milijonų skiepytų vakcinos dozių, rizika atrodo nereikšminga. Be to, virusinės ligos pačios gali sukelti autoimuninę ligą.

Ar mRNR ir DNR vakcinos gali pažeisti gemalų liniją?

Ne Remiantis dabartinėmis žiniomis, vakcinos veikliosios medžiagos nepasiekia kiaušinių ląstelių ir spermos.

DNR ir mRNR vakcinų nauda

Tai, kad farmacijos pramonė daug metų investavo daug darbo ir pinigų į DNR ir mRNR vakcinų kūrimą, be kita ko, lemia tai, kad jas galima pagaminti pigiau ir, svarbiausia, daug greičiau nei įprastas gyvos ir negyvos vakcinos. Pastariesiems pirmiausia reikia daug ir daug kultivuoti patogenus, o tada gauti jų antigenus.

Genų pagrindu pagamintų vakcinų, tokių kaip DNR ir mRNR vakcinos, skiepijamas asmuo yra atsakingas už paties antigeno gamybą. Genetiniai antigeno brėžiniai, skiepijami kaip vakcinacija, gali būti pagaminti gana greitai ir lengvai pakankamu kiekiu ir - jei patogenas yra genetiškai modifikuotas (mutavęs) - greitai pritaikomas.

Kitas privalumas yra tas, kad perduota svetima genetinė medžiaga organizme nelieka nuolat. Jis suskaidomas organizmo arba išnyksta, kai ląstelės natūraliai suyra. Todėl svetimi antigenai gaminami tik trumpą laiką. Tačiau šio laikotarpio pakanka imuniniam atsakui.

Jei lyginate DNR ir mRNR vakcinas tarpusavyje, pastarosios turi keletą privalumų: atsitiktinis įtraukimas į žmogaus genomą yra dar mažesnis nei naudojant DNR vakcinas. Be to, į DNR vakcinas paprastai reikia pridėti stiprių stipriklių (pagalbinių medžiagų), kad jie sukeltų veiksmingą imuninį atsaką.

DNR ir mRNR vakcinos: dabartiniai tyrimai

Mokslininkai keletą metų ar net dešimtmečius tyrė DNR ir mRNR vakcinų kūrimą. Vykdydami koronaviruso pandemiją, atsakingos institucijos - ES, tai yra Europos vaistų agentūra EMA - pagaliau pirmą kartą patvirtino žmonėms skirtas mRNR vakcinas.

Be vakcinų, kurias jau galima įsigyti iš „BioNTech / Pfizer“ ir „Moderna“, taip pat tiriamos ir kitos mRNR pagrindu pagamintos vakcinos. Kai kurie projektai vėl sutelkti dėmesį į DNR vakciną nuo koronos.

Tačiau ne tik DNR ir mRNR vakcinos yra galimų vakcinų nuo Sars-CoV-2 sąraše. Mokslininkai ir farmacijos įmonės taip pat dirba su vektorinėmis vakcinomis, taip pat su įprastomis gyvomis ir negyvomis vakcinomis. Taip pat viską, ką reikia žinoti, galite sužinoti mūsų straipsnyje „Skiepijimas nuo koronaviruso“.

Be to, farmacijos kompanijos šiuo metu kuria DNR vakcinas nuo maždaug 20 skirtingų ligų, įskaitant gripą, AIDS, hepatitą B, hepatitą C ir gimdos kaklelio vėžį (dažniausiai sukeltą užsikrėtimo ŽPV virusais). Tai taip pat apima kandidatus į terapines vakcinas, t. Y. Tuos, kuriuos jau galima skirti sergantiems žmonėms (pvz., Vėžiu sergantiems pacientams).

Taip pat intensyviai dirbamos įvairios mRNR vakcinos, pavyzdžiui, nuo gripo, pasiutligės ir Zikos viruso.

Žymos:  paliatyvi medicina prevencija rupūžių nuodų augalai