Вирусные белки вводятся в виде антигена в форме вакцины, и иммунная система организма вырабатывает антитела против данного антигена, обеспечивая таким образом защиту от любой инфекции в будущем. Интересно, что впервые в истории человечества соответствующая мРНК вводится в форме вакцины, которая использует клеточный аппарат для экспрессии / трансляции антигена / белка. Это эффективно превращает клетки организма в фабрику по производству антигена, который, в свою очередь, обеспечивает активный иммунитет за счет выработки антител. Эти мРНК-вакцины были признаны безопасными и эффективными в ходе клинических испытаний на людях. И теперь вакцина мРНК COVID-19 BNT162b2 (Pfizer / BioNTech) вводится людям в соответствии с протоколом. Как первая должным образом одобренная мРНК-вакцина, это веха в науке, открывшая новую эру в медицине и доставке лекарств. Это может вскоре увидеть применение технологии мРНК для лечения рака, ряд вакцин от других болезней и, таким образом, возможно, изменить практику медицины и полностью сформировать фармацевтическую промышленность в будущем.
Если белок необходим внутри клетки для лечения болезненного состояния или для того, чтобы действовать как антиген для развития активного иммунитета, этот белок необходимо безопасно доставить в клетку в неповрежденной форме. Это все еще непростая задача. Может ли белок быть экспрессирован непосредственно в клетке путем инъекции соответствующей нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), которая затем использует клеточный аппарат для экспрессии?
Группа исследователей придумала идею лекарственного средства, кодируемого нуклеиновой кислотой, и впервые продемонстрировала в 1990 году, что прямая инъекция мРНК в мышцу мыши приводит к экспрессии кодируемого белка в мышечных клетках.(1). Это открыло возможности для генной терапии, а также для генных вакцин. Эта разработка считалась прорывной технологией, по которой будут оцениваться будущие вакцинные технологии. (2).
Мыслительный процесс быстро перешел от передачи информации «на основе генов» к передаче информации «на основе мРНК», поскольку мРНК предлагала несколько преимуществ по сравнению с передачей информации на основе мРНК. ДНК поскольку мРНК не интегрируется в геном (следовательно, нет вредной геномной интеграции) и не реплицируется. В нем есть только элементы, непосредственно необходимые для экспрессии белка. Рекомбинация между одноцепочечной РНК встречается редко. Более того, он распадается в клетках за несколько дней. Эти особенности делают мРНК более подходящей в качестве безопасной и временной молекулы, несущей информацию, чтобы действовать как вектор для разработки вакцины на основе генов. (3). С развитием технологий, в частности, связанных с синтезом сконструированных мРНК с правильными кодами, которые могут быть доставлены в клетки для экспрессии белка, область применения еще больше расширилась от вакцины к лечебным препаратам. Использование мРНК начало привлекать внимание как класс лекарств с потенциальным применением в областях иммунотерапии рака, вакцин против инфекционных заболеваний, индукции плюрипотентных стволовых клеток на основе мРНК, доставки с помощью мРНК дизайнерских нуклеаз для геномной инженерии и т. Д. (4).
Появление вакцины на основе мРНК и терапия получила дальнейшее развитие благодаря результатам доклинических испытаний. Было обнаружено, что эти вакцины вызывают мощный иммунный ответ против мишеней инфекционных заболеваний на животных моделях вируса гриппа, вируса Зика, вируса бешенства и других. Обнадеживающие результаты были также получены при использовании мРНК в клинических испытаниях рака. (5). Осознавая коммерческий потенциал технологии, промышленность вложила огромные средства в исследования и разработки в вакцинах и лекарствах на основе мРНК. Например, до 2018 года Moderna Inc., возможно, уже инвестировала более миллиарда долларов, хотя до выхода на рынок каких-либо продуктов еще далеко. (6). Несмотря на согласованные усилия по использованию мРНК в качестве терапевтического средства в вакцинах против инфекционных заболеваний, иммунотерапии рака, лечении генетических заболеваний и заместительной терапии белков, применение технологии мРНК ограничено из-за ее нестабильности и склонности к деградации под действием нуклеаз. Химическая модификация мРНК немного помогла, но внутриклеточная доставка по-прежнему остается препятствием, хотя наночастицы на основе липидов используются для доставки мРНК. (7).
Настоящий толчок к прогрессу технологии мРНК для терапии пришел благодаря неудачной ситуации, представленной во всем мире. Covid-19. пандемия. Разработка безопасной и эффективной вакцины против SARS-CoV-2 стала для всех высшим приоритетом. Для подтверждения безопасности и эффективности вакцины BNT19b162 с мРНК COVID-2 было проведено крупномасштабное многоцентровое клиническое исследование (Pfizer / BioNTech). Испытание началось 10 января 2020 года. После примерно одиннадцати месяцев кропотливой работы данные клинического исследования доказали, что COVID-19 можно предотвратить путем вакцинации с использованием BNT162b2. Это доказало концепцию того, что вакцина на основе мРНК может обеспечивать защиту от инфекций. Беспрецедентная проблема, вызванная пандемией, помогла доказать, что вакцина на основе мРНК может быть разработана быстрыми темпами при наличии достаточных ресурсов. (8). Вакцина мРНК Moderna также получила разрешение FDA на экстренное использование в прошлом месяце.
Оба COVID-19 мРНК вакцины т.е. BNT162b2 компании Pfizer/BioNTech и Moderna-х мРНК-1273 в настоящее время используется для вакцинации людей в соответствии с национальными протоколами введения вакцины. (9).
Успех двух Covid-19. мРНК (BNT162b2 от Pfizer / BioNTech и Moderna's mRNA-1273) вакцины в клинических испытаниях и их последующее одобрение для использования является важной вехой в науке и медицине. Это доказало, что медицинская технология с высоким потенциалом, которая до сих пор не подтверждена, научное сообщество и фармацевтическая промышленность используют в течение почти трех десятилетий. (10).
Новый энтузиазм, последовавший за этим успехом, непременно наберет энергию после того, как терапия пандемии и мРНК в дальнейшем окажется революционной технологией, открывающей новую эру в медицине и науке о доставке лекарств.
Рекомендации
- Вольф, Дж. А. и др., 1990. Прямой перенос гена в мышцу мыши in vivo. Science 247, 1465–1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918
- Каслоу, округ Колумбия. Потенциальная революционная технология в разработке вакцин: генные вакцины и их применение при инфекционных заболеваниях. Trans R Soc Trop Med Hyg 2004; 98: 593 - 601; http://dx.doi.org/10.1016/j.trstmh.2004.03.007
- Schlake, T., Thess A., et al., 2012. Разработка технологий мРНК-вакцины. Биология РНК. 2012 1 ноября; 9 (11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269
- Сахин У., Карико К. и Турки Э. Терапия на основе мРНК - разработка нового класса лекарств. Nature Review Drug Discovery 13, 759–780 (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278
- Парди, Н., Хоган, М., Портер, Ф. и др., 2018. мРНК-вакцины - новая эра в вакцинологии. Nature Review Drug Discovery 17, 261–279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243
- Кросс Р., 2018. Может ли мРНК подорвать фармацевтическую промышленность? Опубликовано 3 сентября 2018 г. Том 96, выпуск 35 «Новости химии и машиностроения» Доступно на сайте https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Доступ 27 декабря 2020 г.
- Вадхва А., Альджаббари А. и др., 2020. Возможности и проблемы доставки вакцин на основе мРНК. Опубликовано: 28 января 2020 г., Pharmaceutics 2020, 12 (2), 102; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102
- Полак Ф., Томас С. и др., 2020. Безопасность и эффективность вакцины Covid-162 мРНК BNT2b19. Медицинский журнал Новой Англии. Опубликовано 10 декабря 2020 г. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577
- Общественное здравоохранение Англии, 2020 г. Руководство - Национальный протокол для вакцины мРНК COVID-19 BNT162b2 (Pfizer / BioNTech). Опубликовано 18 декабря 2020 г. Последнее обновление 22 декабря 2020 г. Доступно онлайн по адресу https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Доступ 28 декабря 2020 г.
- Сервик К., 2020. Следующая задача мРНК: подействует ли она как лекарство? Наука. Опубликовано 18 декабря 2020 г .: Vol. 370, Issue 6523, pp. 1388-1389. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 Доступно онлайн на https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info
