Szczepionka RNA

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Szczepionka RNA lub szczepionka mRNAszczepionka nowego typu dająca nabytą odporność, wykorzystująca sekwencję kwasu rybonukleinowego (RNA) kodującą białka patogenu. Szczepionka RNA najczęściej zawiera wektor/nośnik RNA, np. nanocząstki lipidowe, przy pomocy którego RNA jest wprowadzane do organizmu[1].

Mechanizm działania szczepionki RNA

Szczepionki RNA indukują produkcję przeciwciał zdolnych do wiązania potencjalnych patogenów. Sekwencja mRNA (matrycowy RNA, informacyjny RNA) zawarta w szczepionce koduje białka identyczne lub podobne do białek patogenu. Po wprowadzeniu RNA do organizmu w formie szczepionki, następuje translacja/synteza białek na podstawie sekwencji RNA. Zsyntetyzowane białka następnie indukują adaptacyjną odpowiedź immunologiczną organizmu w postaci produkcji przeciwciał skierowanych przeciwko tym białkom.

Szczepionki RNA różnią się od tradycyjnych szczepionek tym, że w przypadku szczepionek RNA antygeny/białka patogenu produkowane są przez szczepiony organizm, a w przypadku tradycyjnych szczepionek gotowe (wyprodukowane w laboratorium) antygeny są dostarczone do organizmu w określonej ilości w szczepionce[2].

Metody wprowadzenia szczepionki do organizmu[edytuj | edytuj kod]

Wektory wirusowe[edytuj | edytuj kod]

Sekwencja RNA mająca wywołać odpowiedź immunologiczną może zostać wprowadzona do organizmu przy pomocy wirusów RNA, np. retrowirusów[3]. W licznych badaniach klinicznych wykorzystywano wektory wirusowe do zwalczania chorób w modelach zwierzęcych wykorzystujących myszy, kury domowe i naczelne[4][5][6].

Nanocząstki lipidowe[edytuj | edytuj kod]

Zamknięcie cząsteczek mRNA w nanocząstkach lipidowych posiada wiele zalet[7]. Przede wszystkim, lipidy stanowią warstwę chroniącą cząsteczki mRNA przed degradacją. Co więcej, określone modyfikacje nanocząstek lipidowych pozwalają na wprowadzenie mRNA do określonego typu komórek. Jednakże liczne badania wskazały na trudności w śledzeniu tej metody wprowadzania RNA do organizmu, ponieważ wykazano rozbieżności pomiędzy wynikami badań nad wprowadzaniem RNA do komórek w warunkach In vivo i In vitro[8]. Nanocząstki lipidowe po wprowadzeniu do organizmu mogą być przenoszone w obrębie organizmu różnymi drogami, np. przez układ limfatyczny lub krwiobieg.

Wstrzyknięcie nagiego mRNA[edytuj | edytuj kod]

System spontanicznego przyjmowania przez komórki dostarczonego z zewnątrz mRNA jest znany od ponad dekady[9][10], a możliwość użycia RNA jako narzędzia do wytwarzania odporności została odkryta w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, kiedy odkryto samo-namnażające się mRNA[11]. Wstrzyknięcie RNA do różnych tkanek, takich jak krew lub mięśnie skutkuje przyjęciem przez komórki różnej ilości RNA, co oznacza, że droga podania ma duże znaczenie dla wytworzenia odpowiedniej odpowiedzi organizmu. Kreiter i inni w badaniach porównujących drogi podania RNA pokazali, że wstrzyknięcie do węzłów chłonnych skutkuje najsilniejszą odpowiedzią limfocytów T[12].

Skutki uboczne i ryzyko[edytuj | edytuj kod]

  • mRNA zawarty w szczepionce może zainicjować niezamierzoną, nadmierną odpowiedź immunologiczną poprzez aktywację wrodzonej odpowiedzi immunologicznej[13][14]. Związana z nią indukcja interferonu typu I została powiązana z wywołaniem odpowiedzi autoimmunologicznej i reakcji zapalnych. W związku z tym identyfikacja osobników predysponowanych do problemów autoimmunologicznych przed podaniem szczepionki RNA pozwoli na przyjęcie odpowiednich środków ostrożności[15]. By zminimalizować ryzyko nadmiernej odpowiedzi immunologicznej, mRNA zawarty w szczepionkach ma naśladować te produkowane przez komórki ssaków, np. małp[2].
  • Pozakomórkowy RNA ma właściwości prokoagulacyjne i zwiększające przepuszczalność. Zwiększenie przepuszczalności komórek może prowadzić do obrzęku a zwiększona krzepliwość krwi stwarza ryzyko powstania zakrzepu[16] i idących za tym zawału, udaru niedokrwiennego, zakrzepicy[17].
  • Przed rokiem 2020 nie istniały  szczepionki RNA zatwierdzone do stosowania u ludzi, wobec czego długoterminowe skutki stosowania tych szczepionek nie są w pełni znane. Pandemia COVID-19 w 2020 roku zwiększyła zainteresowanie szczepionkami RNA ze względu na możliwości ich szybkiego wyprodukowania[18][19][2][20].
  • Ze względu na małą stabilność cząsteczek RNA, niektóre szczepionki RNA muszą być przechowywane w bardzo niskich temperaturach (np. szczepionka Pfizer-BioNTech COVID-19 Vaccine wymaga -80 do −60 °C[21]), co znacznie utrudnia ich dystrybucję. Przechowywanie lub transport szczepionek w wyższych temperaturach może skutkować pogorszeniem ich jakości[20][2]. Natomiast szczepionka produkowana przez Modernę może być przechowywana przez 30 dni w 2–8 °C, a 6 miesięcy w −20 °C[22].

Przewaga nad szczepionkami DNA[edytuj | edytuj kod]

  • Produkcja białek na matrycy mRNA zachodzi w cytozolu. RNA nie musi zostać wprowadzone do jądra komórkowego, dzięki czemu możliwe jest uniknięcie ryzyka wbudowania obcego materiału genetycznego do genomu zaszczepionego osobnika[1].
  • Modyfikowane nukleozydy (np. pseudourydyna) mogą zostać umieszczone w sekwencji mRNA by uniknąć szybkiej degradacji mRNA w komórkach zaszczepionego osobnika i tym samym zwiększyć ilość białka wyprodukowanego na bazie mRNA[23][14][24].

Zastosowanie szczepionek RNA u ludzi[edytuj | edytuj kod]

Do grudnia 2020 żadna szczepionka RNA nie została zatwierdzona do stosowania u ludzi.

2 grudnia 2020 brytyjska agencja rejestrująca leki Medicines and Healthcare Products Regulatory Agency (MHRA) dopuściła do użycia pierwszą w historii szczepionkę RNA – BNT162b2 (Tozinameran) przeciwko chorobie COVID-19, opracowaną przez firmy Pfizer i BioNTech[25][19]. 21 grudnia została ona warunkowo dopuszczona do obrotu w całej Unii Europejskiej. Także FDA wyraziło zgodę na jej stosowanie w USA[26].

Na początku stycznia 2021 inna szczepionka RNA przeciwko COVID-19 – mRNA-1273, opracowana przez firmę Moderna, została dopuszczona do stosowania w Unii Europejskiej. Wcześniej została dopuszczona do obrotu w USA, Wielkiej Brytanii i Kanadzie[27].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b Rein Verbeke i inni, Three decades of messenger RNA vaccine development, „Nano Today”, 28, 2019, art. nr 100766, DOI10.1016/j.nantod.2019.100766 (ang.).
  2. a b c d Laura Blackburn, RNA vaccines: an introduction, PHG Foundation [dostęp 2020-11-21] (ang.).
  3. Kenneth Lundstrom, RNA Viruses as Tools in Gene Therapy and Vaccine Development, „Genes”, 10 (3), 2019, DOI10.3390/genes10030189, PMID30832256, PMCIDPMC6471356 (ang.).
  4. Tiffany T. Huang i inni, Intravenous administration of retroviral replicating vector, Toca 511, demonstrates therapeutic efficacy in orthotopic immune-competent mouse glioma model, „Human Gene Therapy”, 26 (2), 2015, s. 82–93, DOI10.1089/hum.2014.100, PMID25419577, PMCIDPMC4326030 (ang.).
  5. S. Schultz-Cherry i inni, Influenza virus (A/HK/156/97) hemagglutinin expressed by an alphavirus replicon system protects chickens against lethal infection with Hong Kong-origin H5N1 viruses, „Virology”, 278 (1), 2000, s. 55–59, DOI10.1006/viro.2000.0635, ISSN 0042-6822, PMID11112481 [dostęp 2020-11-21] (ang.).
  6. Thomas W. Geisbert, Heinz Feldmann, Recombinant vesicular stomatitis virus-based vaccines against Ebola and Marburg virus infections, „The Journal of Infectious Diseases”, 204 Suppl 3, 2011, S1075–1081, DOI10.1093/infdis/jir349, PMID21987744, PMCIDPMC3218670 (ang.).
  7. Andreas M. Reichmuth i inni, mRNA vaccine delivery using lipid nanoparticles, „Therapeutic Delivery”, 7 (5), 2016, s. 319–334, DOI10.4155/tde-2016-0006, PMID27075952, PMCIDPMC5439223 (ang.).
  8. Kalina Paunovska i inni, A Direct Comparison of in Vitro and in Vivo Nucleic Acid Delivery Mediated by Hundreds of Nanoparticles Reveals a Weak Correlation, „Nano Letters”, 18 (3), 2018, s. 2148–2157, DOI10.1021/acs.nanolett.8b00432, PMID29489381, PMCIDPMC6054134 (ang.).
  9. J. Probst i inni, Spontaneous cellular uptake of exogenous messenger RNA in vivo is nucleic acid-specific, saturable and ion dependent, „Gene Therapy”, 14 (15), 2007, s. 1175–1180, DOI10.1038/sj.gt.3302964, PMID17476302 (ang.).
  10. Christina Lorenz i inni, Protein expression from exogenous mRNA: uptake by receptor-mediated endocytosis and trafficking via the lysosomal pathway, „RNA biology”, 8 (4), 2011, s. 627–636, DOI10.4161/rna.8.4.15394, PMID21654214 (ang.).
  11. X. Zhou i inni, Self-replicating Semliki Forest virus RNA as recombinant vaccine, „Vaccine”, 12 (16), 1994, s. 1510–1514, DOI10.1016/0264-410x(94)90074-4, PMID7879415 (ang.).
  12. Sebastian Kreiter i inni, Intranodal vaccination with naked antigen-encoding RNA elicits potent prophylactic and therapeutic antitumoral immunity, „Cancer Research”, 70 (22), 2010, s. 9031–9040, DOI10.1158/0008-5472.CAN-10-0699, PMID21045153 (ang.).
  13. Cristina Poveda i inni, Establishing Preferred Product Characterization for the Evaluation of RNA Vaccine Antigens, „Vaccines”, 7 (4), 2019, DOI10.3390/vaccines7040131, PMID31569760, PMCIDPMC6963847 (ang.).
  14. a b Katalin Karikó i inni, Generating the optimal mRNA for therapy: HPLC purification eliminates immune activation and improves translation of nucleoside-modified, protein-encoding mRNA, „Nucleic Acids Research”, 39 (21), 2011, e142, DOI10.1093/nar/gkr695, ISSN 1362-4962, PMID21890902, PMCIDPMC3241667 [dostęp 2020-11-21] (ang.).
  15. Norbert Pardi i inni, mRNA vaccines - a new era in vaccinology, „Nature Reviews. Drug Discovery”, 17 (4), 2018, s. 261–279, DOI10.1038/nrd.2017.243, PMID29326426, PMCIDPMC5906799 (ang.).
  16. Funktionelle Bedeutung des extrazellulären RNA/RNase Systems für die vaskuläre Homöostase, Geförderte Projekte der Deutschen Forschungsgemeinschaft/Deutsche Forschungsgemeinschaft [dostęp 2020-11-21] (niem.).
  17. Herzinfarkt und Schlaganfall: Wenn Thromben die Gefäße verstopfen, „Deutsche Apotheker Zeitung”, 37, 7 września 1997 [dostęp 2020-11-21].
  18. Apel naukowców i lekarzy w sprawie szczepień przeciw COVID-19, apelnaukowcowilekarzy.pl [dostęp 2020-12-13].
  19. a b Wielka Brytania dopuściła na rynek szczepionkę mRNA opracowaną przez Pfizer i BioNTech, Szczepienia.Info, 2 grudnia 2020 [dostęp 2020-12-11].
  20. a b Elie Dolgin, COVID-19 vaccines poised for launch, but impact on pandemic unclear, „Nature Biotechnology”, 2020, DOI10.1038/d41587-020-00022-y [dostęp 2020-12-13] (ang.).
  21. Pfizer-BioNTech COVID-19 Vaccine, CVDvaccine-US.com [dostęp 2021-01-07] (ang.).
  22. Berkeley Lovelace jr., Noah Higgins-Dunn, Moderna says preliminary trial data shows its coronavirus vaccine is more than 94% effective, shares soar, CNBC, 16 listopada 2020 [dostęp 2021-01-07] (ang.).
  23. Katalin Karikó i inni, Suppression of RNA recognition by Toll-like receptors: the impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA, „Immunity”, 23 (2), 2005, s. 165–175, DOI10.1016/j.immuni.2005.06.008, PMID16111635 (ang.).
  24. Norbert Pardi, Drew Weissman, Nucleoside Modified mRNA Vaccines for Infectious Diseases, „Methods in Molecular Biology”, 1499, 2017, s. 109–121, DOI10.1007/978-1-4939-6481-9_6, PMID27987145 (ang.).
  25. World Health Organization (2020), International Nonproprietary Names for Pharmaceutical Substances (INN) Proposed INN: List 124 – COVID-19 (special edition), „WHO Drug Information”, 34 (3) [dostęp 2021-01-07].
  26. Pfizer i BioNTech uzyskują dopuszczenie do obrotu w Unii Europejskiej szczepionki przeciw COVID-19, Pfizer [dostęp 2021-01-07].
  27. Business Insider Polska, Wczoraj 16:49, 119 567, Kolejna szczepionka dopuszczona do obrotu w UE. Oto, co warto wiedzieć o preparacie Moderny, Business Insider, 6 stycznia 2021 [dostęp 2021-01-07].