Szczepionka RNA lub szczepionka mRNA – szczepionka 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

Wektory wirusowe

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

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

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

  • RNA zawarty w szczepionce (głównie dwuniciowa postać RNA będąca produktem ubocznym) może aktywować wrodzoną odpowiedź immunologiczną organizmu[13][14][15]. Reakcja ta może mieć pozytywne działanie wzmacniające humoralną i komórkową swoistą odpowiedź odpornościową na antygen patogenu, choć może też przynieść niepożądane skutki w postaci reakcji zapalnych związanych z interferonem typu I, indukcji prozapalnych cytokin oraz obniżenia efektywności samej szczepionki, poprzez hamowanie translacji mRNA[15][16][17]. W związku z tym, identyfikacja osób predysponowanych do problemów autoimmunologicznych przed podaniem szczepionki RNA może pozwolić na przyjęcie środków ostrożności[18]. Odpowiednie kroki podjęte podczas produkcji szczepionek (np. poprawiające jakość transkrypcji in vitro, oczyszczanie metodą chromatografii cieczowej) redukują ryzyko niepożądanej immunostymulacji[13][16][14][17][15].
  • Pozakomórkowy, nagi RNA ma właściwości prokoagulacyjne, co potencjalnie może prowadzić do patologicznego tworzenia zakrzepów[18]. Nie stwierdzono jednak takiego ryzyka w wypadku szczepionek przeciw COVID-19[uwaga 1], których cząsteczki mRNA osłonięte są nanocząsteczkami lipidowymi[19].
  • Pozakomórkowy, nagi RNA zwiększa przepuszczalność ciasno upakowanych komórek śródbłonka, co potencjalnie może przyczyniać się do obrzęku[18].
  • 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[20]), co znacznie utrudnia ich dystrybucję. Przechowywanie lub transport szczepionek w wyższych temperaturach może skutkować pogorszeniem ich jakości[21][2]. Natomiast szczepionka produkowana przez Modernę może być przechowywana przez 30 dni w 2–8 °C, a 6 miesięcy w −20 °C.

Przewaga nad szczepionkami DNA

  • 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[22][23][24].

Zastosowanie szczepionek RNA u ludzi

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

2 grudnia 2020 brytyjska agencja rejestrująca leki Medicines and Healthcare Products Regulatory Agency (MHRA) dopuściła warunkowo do użycia pierwszą w historii szczepionkę RNA – BNT162b2 (Tozinameran) przeciwko chorobie COVID-19, opracowaną przez firmy Pfizer i BioNTech[25][26]. 21 grudnia została ona warunkowo dopuszczona do obrotu w całej Unii Europejskiej. Także FDA wyraziło zgodę na jej stosowanie w USA[27].

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[28].

Uwagi

  1. ↑ Mowa tutaj o szczepionkach mRNA Pfizer/BioNTech, Moderny i CureVac.

Przypisy

  1. 1 2 Rein Verbeke i inni, Three decades of messenger RNA vaccine development, „Nano Today”, 28, 2019, art. nr 100766, DOI: 10.1016/j.nantod.2019.100766 (ang.).
  2. 1 2 Laura Blackburn, RNA vaccines: an introduction [online], PHG Foundation [dostęp 2020-11-21] [zarchiwizowane z adresu 2020-11-25] (ang.).
  3. ↑ Kenneth Lundstrom, RNA viruses as tools in gene therapy and vaccine development, „Genes”, 10 (3), 2019, DOI: 10.3390/genes10030189, PMID: 30832256, PMCID: PMC6471356 (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, DOI: 10.1089/hum.2014.100, PMID: 25419577, PMCID: PMC4326030 (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, DOI: 10.1006/viro.2000.0635, ISSN 0042-6822, PMID: 11112481 [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, DOI: 10.1093/infdis/jir349, PMID: 21987744, PMCID: PMC3218670 (ang.).
  7. ↑ Andreas M. Reichmuth i inni, mRNA vaccine delivery using lipid nanoparticles, „Therapeutic Delivery”, 7 (5), 2016, s. 319–334, DOI: 10.4155/tde-2016-0006, PMID: 27075952, PMCID: PMC5439223 (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, DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00432, PMID: 29489381, PMCID: PMC6054134 (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, DOI: 10.1038/sj.gt.3302964, PMID: 17476302 (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, DOI: 10.4161/rna.8.4.15394, PMID: 21654214 (ang.).
  11. ↑ X. Zhou i inni, Self-replicating Semliki Forest virus RNA as recombinant vaccine, „Vaccine”, 12 (16), 1994, s. 1510–1514, DOI: 10.1016/0264-410x(94)90074-4, PMID: 7879415 (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, DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-10-0699, PMID: 21045153 (ang.).
  13. 1 2 Ramachandra Naik, Keith Peden, Regulatory considerations on the development of mRNA vaccines, Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2020, DOI: 10.1007/82_2020_220 (ang.).
  14. 1 2 Kristie Bloom, Fiona van den Berg, Patrick Arbuthnot, Self-amplifying RNA vaccines for infectious diseases, „Gene Therapy”, 28 (3-4), 2021, s. 117–129, DOI: 10.1038/s41434-020-00204-y, ISSN 0969-7128, PMID: 33093657, PMCID: PMC7580817 (ang.).
  15. 1 2 3 Rein Verbeke i inni, The dawn of mRNA vaccines: the COVID-19 case, „Journal of Controlled Release”, 333, 2021, s. 511–520, DOI: 10.1016/j.jconrel.2021.03.043, ISSN 0168-3659, PMID: 33798667, PMCID: PMC8008785 (ang.).
  16. 1 2 Drew Weissman, mRNA transcript therapy, „Expert Review of Vaccines”, 14 (2), 2015, s. 265–281, DOI: 10.1586/14760584.2015.973859, ISSN 1476-0584 (ang.).
  17. 1 2 Cristina Poveda i inni, Establishing preferred product characterization for the evaluation of RNA vaccine antigens, „Vaccines”, 7 (4), 2019, DOI: 10.3390/vaccines7040131, PMID: 31569760, PMCID: PMC6963847 (ang.).
  18. 1 2 3 Norbert Pardi i inni, mRNA vaccines - a new era in vaccinology, „Nature Reviews. Drug Discovery”, 17 (4), 2018, s. 261–279, DOI: 10.1038/nrd.2017.243, PMID: 29326426, PMCID: PMC5906799 (ang.).
  19. ↑ Bulent Kantarcioglu i inni, An update on the pathogenesis of COVID-19 and the reportedly rare thrombotic events following vaccination, „Clinical and Applied Thrombosis/Hemostasis”, 27, 2021, DOI: 10.1177/10760296211021498, ISSN 1076-0296, PMID: 34060379, PMCID: PMC8173993 (ang.).
  20. ↑ Pfizer-BioNTech COVID-19 Vaccine [online], CVDvaccine-US.com [dostęp 2021-01-07] (ang.).
  21. ↑ Elie Dolgin, COVID-19 vaccines poised for launch, but impact on pandemic unclear, „Nature Biotechnology”, 2020, DOI: 10.1038/d41587-020-00022-y [dostęp 2020-12-13] (ang.).
  22. ↑ 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, DOI: 10.1016/j.immuni.2005.06.008, PMID: 16111635 (ang.).
  23. ↑ 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, DOI: 10.1093/nar/gkr695, ISSN 1362-4962, PMID: 21890902, PMCID: PMC3241667 [dostęp 2020-11-21] (ang.).
  24. ↑ Norbert Pardi, Drew Weissman, Nucleoside Modified mRNA Vaccines for Infectious Diseases, „Methods in Molecular Biology”, 1499, 2017, s. 109–121, DOI: 10.1007/978-1-4939-6481-9_6, PMID: 27987145 (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. ↑ Wielka Brytania dopuściła na rynek szczepionkę mRNA opracowaną przez Pfizer i BioNTech [online], Szczepienia.Info, 2 grudnia 2020 [dostęp 2020-12-11].
  27. ↑ Pfizer i BioNTech uzyskują dopuszczenie do obrotu w Unii Europejskiej szczepionki przeciw COVID-19 [online], Pfizer [dostęp 2021-01-07].
  28. ↑ Business Insider Polska, Wczoraj 16:49, 119 567, Kolejna szczepionka dopuszczona do obrotu w UE. Oto, co warto wiedzieć o preparacie Moderny [online], Business Insider, 6 stycznia 2021 [dostęp 2021-01-07].

Przeczytaj ostrzeżenie dotyczące informacji medycznych i pokrewnych zamieszczonych w Wikipedii.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.