Pada Persidangan Vaksin dan Kesihatan, pakar menyeru "semua orang harus memberi perhatian kepada vaksin mRNA, yang menyediakan manusia dengan pemikiran tanpa had."Jadi apakah sebenarnya vaksin mRNA?Bagaimanakah ia ditemui dan apakah nilai aplikasinya?Bolehkah ia menahan wabak COVID-19 di seluruh dunia?Adakah negara saya berjaya membangunkan vaksin mRNA?Hari ini, mari kita belajar tentang masa lalu dan masa kini vaksin mRNA.

01
Apakah mRNA dalam vaksin mRNA?

mRNA (Messenger RNA), iaitu, messenger RNA, ialah sejenis RNA untai tunggal yang ditranskripsikan daripada untaian DNA sebagai templat dan membawa maklumat genetik yang boleh membimbing sintesis protein.Dalam istilah orang awam, mRNA mereplikasi maklumat genetik satu untaian DNA untai dua dalam nukleus, dan kemudian meninggalkan nukleus untuk menghasilkan protein dalam sitoplasma.Dalam sitoplasma, ribosom bergerak di sepanjang mRNA, membaca urutan asasnya, dan menterjemahkannya ke dalam asid amino yang sepadan, akhirnya membentuk protein (Rajah 1).

Rajah 1 proses kerja mRNA

02
Apakah vaksin mRNA dan apakah yang menjadikannya unik?

Vaksin mRNA memperkenalkan pengekodan mRNA antigen khusus penyakit ke dalam badan, dan menggunakan mekanisme sintesis protein sel hos untuk menjana antigen, dengan itu mencetuskan tindak balas imun.Biasanya, jujukan mRNA antigen tertentu boleh dibina mengikut penyakit yang berbeza, dibungkus dan diangkut ke dalam sel oleh zarah nanocarrier lipid novel, dan kemudian jujukan mRNA ribosom manusia digunakan untuk menterjemahkan urutan mRNA untuk menghasilkan protein antigen penyakit, yang diiktiraf oleh sistem autoimun selepas rembesan untuk menjana tindak balas imun (gambar 2).

Rajah 2. Kesan in vivo vaksin mRNA

Jadi, apakah yang unik tentang jenis vaksin mRNA ini berbanding dengan vaksin tradisional?Vaksin mRNA ialah vaksin generasi ketiga yang paling canggih, dan penyelidikan lanjut diperlukan untuk meningkatkan kestabilan mereka, mengawal selia imunogeniknya dan membangunkan teknologi penghantaran baharu.

Generasi pertama vaksin tradisional terutamanya termasuk vaksin yang tidak aktif dan vaksin hidup yang dilemahkan, yang paling banyak digunakan.Vaksin yang tidak aktif merujuk kepada pembiakan virus atau bakteria terlebih dahulu, dan kemudian menyahaktifkannya dengan haba atau bahan kimia (biasanya formalin);vaksin hidup yang dilemahkan merujuk kepada patogen yang bermutasi dan melemahkan ketoksikannya selepas pelbagai rawatan.tetapi masih mengekalkan imunogeniknya.Inokulasi ke dalam badan tidak akan menyebabkan berlakunya penyakit, tetapi patogen boleh tumbuh dan membiak dalam badan, mencetuskan tindak balas imun badan, dan memainkan peranan dalam mendapatkan perlindungan jangka panjang atau sepanjang hayat.

Generasi kedua vaksin baharu termasuk vaksin subunit dan vaksin protein rekombinan.Vaksin subunit ialah vaksin subunit vaksin yang diperbuat daripada komponen imunogen pelindung utama bakteria patogen, iaitu, melalui penguraian kimia atau proteolisis terkawal, struktur protein khas bakteria dan virus diekstrak dan disaring.Vaksin yang diperbuat daripada serpihan yang aktif secara imunologi;vaksin protein rekombinan ialah protein rekombinan antigen yang dihasilkan dalam sistem ekspresi sel yang berbeza.

Generasi ketiga vaksin canggih termasuk vaksin DNA dan vaksin mRNA.Ia adalah untuk memperkenalkan secara langsung serpihan gen virus (DNA atau RNA) yang mengekod protein antigen tertentu ke dalam sel somatik haiwan (suntikan vaksin ke dalam tubuh manusia), dan menghasilkan protein antigen melalui sistem sintesis protein sel perumah, mendorong perumah menghasilkan imuniti terhadap tindak balas protein antigen untuk mencapai tujuan pencegahan dan rawatan penyakit.Perbezaan antara keduanya ialah DNA mula-mula ditranskripsikan ke dalam mRNA dan kemudian protein disintesis, manakala mRNA disintesis secara langsung.

03
Sejarah penemuan dan nilai aplikasi vaksin mRNA

Apabila bercakap tentang vaksin mRNA, kita perlu menyebut seorang saintis wanita yang cemerlang, Kati Kariko, yang telah meletakkan asas penyelidikan saintifik yang kukuh untuk kemunculan vaksin mRNA.Dia penuh dengan minat penyelidikan dalam mRNA semasa dia belajar.Dalam lebih 40 tahun kerjaya penyelidikan saintifiknya, dia mengalami kemunduran berulang kali, tidak memohon dana penyelidikan saintifik, dan tidak mempunyai kedudukan penyelidikan saintifik yang stabil, tetapi dia sentiasa berkeras untuk penyelidikan mRNA.

Kati Karito

Terdapat tiga nod penting dalam kemunculan vaksin mRNA.

Pada langkah pertama, dia berjaya menghasilkan molekul mRNA yang dikehendaki melalui kultur sel, tetapi dia menghadapi masalah dalam membuat fungsi mRNA dalam badan: selepas menyuntik mRNA ke dalam tetikus, ia akan ditelan oleh sistem imun tetikus.Kemudian dia bertemu dengan Weissman.Mereka menggunakan molekul dalam tRNA yang dipanggil pseudouridine untuk membuat mRNA mengelakkan tindak balas imun.][2].
Dalam langkah kedua, sekitar tahun 2000, Prof. Pieter Cullis mengkaji LNP nanoteknologi lipid untuk penghantaran in vivo siRNA untuk aplikasi pembungkaman gen [3][4].Organisasi Weissman Kariko et al.mendapati bahawa LNP adalah pembawa mRNA yang sesuai dalam vivo, dan mungkin menjadi alat yang berharga untuk menyampaikan protein terapeutik pengekodan mRNA, dan seterusnya disahkan dalam pencegahan virus Zika, HIV dan tumor [5] ][6][7][8].

Dalam langkah ketiga, pada 2010 dan 2013, Moderna dan BioNTech berturut-turut memperoleh lesen paten yang berkaitan dengan sintesis mRNA daripada University of Pennsylvania untuk pembangunan selanjutnya.Katalin juga menjadi naib presiden kanan BioNTech pada 2013 untuk membangunkan lagi vaksin mRNA.

Hari ini, vaksin mRNA boleh digunakan dalam penyakit berjangkit, tumor, dan asma.Dalam kes COVID-19 yang merebak di seluruh dunia, vaksin mRNA mungkin memainkan peranan sebagai pelopor.

04
Prospek permohonan vaksin mRNA dalam COVID-19

Dengan wabak global COVID-19, negara bekerja keras untuk membangunkan vaksin untuk membendung wabak tersebut.Sebagai jenis vaksin baharu, vaksin mRNA telah memainkan peranan utama dalam kemunculan wabak mahkota baharu.Banyak jurnal teratas telah melaporkan peranan mRNA dalam coronavirus baharu SARS-CoV-2 (Rajah 3).

Rajah 3 Laporan tentang vaksin mRNA untuk mencegah coronavirus baharu (daripada NCBI)

Pertama sekali, ramai saintis telah melaporkan penyelidikan vaksin mRNA (SARS-CoV-2 mRNA) terhadap coronavirus baharu pada tikus.Sebagai contoh: vaksin mRNA (mRNA-LNP) diubah suai partikel nanopartikel lipid, suntikan dos tunggal mendorong tindak balas sel T jenis 1 CD4+ T dan CD8+ yang kuat, plasma tahan lama dan tindak balas sel B memori, dan tindak balas antibodi peneutralan yang teguh dan Berkekalan.Ini menunjukkan bahawa vaksin mRNA-LNP adalah calon yang menjanjikan menentang COVID-19[9][10].

Kedua, sesetengah saintis membandingkan kesan mRNA SARS-CoV-2 dan vaksin tradisional.Berbanding dengan vaksin protein rekombinan: vaksin mRNA jauh lebih baik daripada vaksin protein dalam tindak balas pusat germinal, pengaktifan Tfh, meneutralkan pengeluaran antibodi, sel B memori khusus, dan sel plasma tahan lama [11] .

Kemudian, apabila calon vaksin mRNA SARS-CoV-2 memasuki ujian klinikal, kebimbangan telah dibangkitkan mengenai tempoh perlindungan vaksin yang singkat.Para saintis telah membangunkan bentuk terkapsul-lipid bagi vaksin mRNA yang diubah suai nukleosida yang dipanggil mRNA-RBD.Satu suntikan boleh menjana antibodi peneutralan yang kuat dan tindak balas selular, dan hampir boleh melindungi sepenuhnya tikus model yang dijangkiti 2019-nCoV, dengan tahap antibodi peneutral yang tinggi dikekalkan selama sekurang-kurangnya 6.5 bulan.Data ini mencadangkan bahawa satu dos mRNA-RBD memberikan perlindungan jangka panjang terhadap cabaran SARS-CoV-2 [12].
Terdapat juga saintis berusaha untuk membangunkan vaksin baharu yang selamat dan berkesan terhadap COVID-19, seperti vaksin BNT162b.Kera yang dilindungi daripada SARS-CoV-2, melindungi saluran pernafasan bawah daripada RNA virus, menghasilkan antibodi yang sangat kuat, dan tidak menunjukkan tanda peningkatan penyakit.Dua calon sedang dalam penilaian dalam percubaan fasa I, dan penilaian dalam percubaan fasa II/III global juga sedang dijalankan, dan permohonan hampir tidak lama lagi [13].

05
Status vaksin mRNA di dunia

Pada masa ini, BioNTech, Moderna dan CureVac dikenali sebagai tiga peneraju terapi mRNA teratas di dunia.Antaranya, BioNTech dan Moderna berada di barisan hadapan dalam penyelidikan dan pembangunan vaksin mahkota baharu.Moderna telah memberi tumpuan kepada penyelidikan dan pembangunan ubat dan vaksin berkaitan mRNA.Vaksin percubaan fasa III COVID-19 mRNA-1273 ialah projek syarikat yang paling pesat berkembang.BioNTech juga merupakan syarikat penyelidikan dan pembangunan ubat dan vaksin mRNA terkemuka dunia, dengan sejumlah 19 ubat/vaksin mRNA, 7 daripadanya telah memasuki peringkat klinikal.CureVac telah menumpukan pada penyelidikan dan pembangunan ubat/vaksin mRNA, dan merupakan syarikat pertama di dunia yang menubuhkan barisan pengeluaran RNA yang mematuhi GMP, memfokuskan pada tumor, penyakit berjangkit dan penyakit jarang berlaku.

Produk Berkaitan:Perencat RNase
Kata kunci: vaksin miRNA, Pengasingan RNA, pengekstrakan RNA, Perencat RNase

Rujukan:1.K Karikó, Buckstein M , Ni H , et al.Penindasan Pengecaman RNA oleh Reseptor Seperti Tol: Kesan Pengubahsuaian Nukleosida dan Asal Evolusi RNA[J].Kekebalan, 2005, 23(2):165-175.
2. K Karikó, Muramatsu H , Welsh FA , et al.Penggabungan Pseudouridine Ke dalam mRNA Menghasilkan Vektor Nonimmunogenik Unggul Dengan Kapasiti Translasi dan Kestabilan Biologikal yang Lebih Tinggi[J].Terapi Molekul, 2008.3.Chonn A , Cullis PR .Kemajuan terkini dalam teknologi liposom dan aplikasinya untuk penghantaran gen sistemik[J].Ulasan Penghantaran Dadah Lanjutan, 1998, 30(1-3):73.4.Kulkarni JA , Witzigmann D , Chen S , et al.Teknologi Nanozarah Lipid untuk Terjemahan Klinikal Terapi siRNA[J].Akaun Penyelidikan Kimia, 2019, 52(9).5.Kariko, Katalin, Madden, et al.Kinetik ekspresi mRNA diubah suai nukleosida dihantar dalam nanopartikel lipid kepada tikus melalui pelbagai laluan [J].Jurnal Keluaran Terkawal Jurnal Rasmi Persatuan Pelepasan Terkawal, 2015.6.Perlindungan virus Zika oleh satu vaksinasi mRNA diubah suai nukleosida dos rendah[J].Alam Semula Jadi, 2017, 543(7644):248-251.7.Pardi N , Secreto AJ , Shan X , et al.Pentadbiran pengekodan mRNA yang diubah suai nukleosida secara meluas meneutralkan antibodi melindungi tikus yang dimanusiakan daripada cabaran HIV-1 [J].Nature Communications, 2017, 8:14630.8.Stadler CR , B?Hr-Mahmud H , Celik L , et al.Penghapusan tumor besar pada tikus oleh antibodi bispecific yang dikodkan mRNA [J].Perubatan Alam Semula Jadi, 2017.9.NN Zhang, Li XF , Deng YQ , et al.Vaksin mRNA Termotable terhadap COVID-19[J].Sel, 2020.10.D Laczkó, Hogan MJ, Toulmin SA, et al.Imunisasi Tunggal dengan Vaksin mRNA Ubahsuai Nukleosida Menimbulkan Tindak Balas Kekebalan Selular dan Humoral yang Kuat terhadap SARS-CoV-2 dalam Tikus - ScienceDirect[J].2020.11.Lederer K , Castao D , Atria DG , et al.Vaksin mRNA SARS-CoV-2 Memupuk Tindak Balas Pusat Germinal Khusus Antigen Yang Ampuh Berkaitan dengan Penjanaan Antibodi Meneutralkan[J].Kekebalan, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Huang Q , Ji K , Tian S , et al.Vaksin mRNA dos tunggal menyediakan perlindungan jangka panjang untuk tikus transgenik hACE2 daripada SARS-CoV-2[J].Komunikasi Alam Semula Jadi.13.Vogel AB, Kanevsky I, Ye C, et al.Vaksin BNT162b imunogenik melindungi kera rhesus daripada SARS-CoV-2[J].Alam Semula Jadi, 2021:1-10.