Разработка технологии мРНК-вакцины

© shutterstock/thodonal88

После беспрецедентной разработки вакцин во время пандемии COVID-19 мы поговорили с Диной Ноттс о технологии мРНК-вакцин и о том, какие дополнительные возможности она может предложить в борьбе с инфекционными заболеваниями.

Дайна Ноттс работает в индустрии клинических исследований более 25 лет и в настоящее время является вице-президентом по управлению проектами, где она возглавляет группу компании по вакцинам и инфекционным заболеваниям. В рамках своей роли она руководила проведением первого исследования вакцины Pfizer против COVID, которое привело к разрешению на экстренное применение в течение экстраординарных 247 дней и полному одобрению FDA. Лорна Ротери рассказала ей о технологии мРНК-вакцины, о том, как она была легко адаптирована для оказания помощи и какие возможности существуют для ее использования при лечении других инфекционных заболеваний.

Можете ли вы предоставить краткий обзор того, как впервые была разработана технология мРНК-вакцины и что привело к ее использованию в вакцинах против коронавируса?

В 1990 году ученые обнаружили, что клетки мыши временно продуцируют специфические белки, если мыши ввести соответствующую мРНК – вещество, которое направляет выработку белка в клетках. Это открытие положило начало созданию вакцин на основе мРНК. Если бы клетки животных можно было проинструктировать синтезировать вирусные или бактериальные белки, это спровоцировало бы иммунный ответ, заставив иммунную систему распознавать и уничтожать любые патогены, представляющие этот белок в будущем. Это предложило бы новый метод вакцинации, при котором иммунную систему можно было бы обучить бороться с конкретным патогеном без необходимости переживать активную инфекцию.

Идея мРНК-вакцин поначалу вызвала большой ажиотаж, поскольку этот метод предлагал элегантную и более универсальную альтернативу обычным вакцинам, в которых используется неактивный патоген или его компоненты для прямой стимуляции иммунного ответа. Однако, несмотря на этот ажиотаж, предстояло преодолеть множество препятствий, прежде чем мРНК-вакцины смогут быть внедрены у людей. Основная проблема заключалась в том, что организм распознавал введенную мРНК как чужеродную и, следовательно, немедленно разрушал ее, прежде чем мог дать команду на синтез белка.

Для разработки более стабильной молекулы мРНК и защитного средства доставки потребовались десятилетия достижений. Липидная наночастица, которая защищала бы введенную мРНК и доставляла ее в клетки, была впервые разработана в 2000 году и впервые протестирована в качестве механизма доставки мРНК-вакцины в 2012 году. Исследователи также обнаружили, что химическая модификация мРНК путем замены уридиновых нуклеотидов псевдоуридином помогает предотвратить иммунный ответ на введенную мРНК.

© shutterstock/Дэн Рэйс

Когда началась пандемия COVID-19, исследователи занялись разработкой вакцины, используя все доступные платформы. К этому моменту технология вакцинации мРНК была хорошо отработана, а производство было более быстрым и легко масштабируемым, чем альтернативные методы вакцинации. Кроме того, большая часть работы, необходимой для идентификации и секвенирования целевого белка для COVID-19, уже была завершена в ходе доклинической разработки вакцин против других коронавирусов – SARS-CoV и MERS-CoV. Благодаря совместным исследовательским усилиям и значительному финансированию с момента выделения SARS-CoV-2 в январе 2020 года на разработку мРНК-вакцины ушло менее года.

Чем отличается иммунный ответ на мРНК-вакцины и традиционные вакцины?

Чтобы быть эффективной и безопасной, вакцина должна быть способна вызывать сильный, целенаправленный иммунный ответ, не создавая реальной угрозы для реципиента. Для достижения этой цели обычные вакцины содержат мертвый или ослабленный патоген или компоненты патогена, которые непосредственно провоцируют иммунный ответ. В случаях, когда ожидается слабый иммунный ответ (например, при использовании инактивированной вакцины, когда патоген уничтожен), вакцина может включать соединения, способствующие усилению иммунного ответа.

В отличие от обычных вакцин, мРНК-вакцины провоцируют иммунную систему косвенно, давая указание здоровым клеткам временно продуцировать чужеродный белок, который затем запускает целенаправленный иммунный ответ. Этот чужеродный белок напоминает белок патогена-мишени. Однако сама вакцина не содержит какой-либо части этого патогена. Например, вакцина с мРНК COVID-19 заставляет клетки вырабатывать белок, который напоминает “спайковый белок” SARS-CoV-2. Последующий иммунный ответ подготавливает иммунную систему к более эффективному распознаванию и атаке SARS-CoV-2 в будущем.

Чем вакцины на основе мРНК отличаются от традиционных вакцин? Какие преимущества дает эта технология?

Процесс производства обычных вакцин требует сбора, выращивания и транспортировки патогена или его компонентов. В случае вирусных заболеваний вирусы – или их части – необходимо выращивать в куриных яйцах или клетках млекопитающих. Этот производственный процесс может занять месяцы и требует наличия специализированных лабораторий.

Между тем, мРНК-вакцины требуют только выделения патогена и секвенирования его целевого белка на начальном этапе разработки. Патоген не нужен после разработки, поскольку производителям не нужно непосредственно производить или очищать белок. мРНК синтезируется бесклеточно из ДНК-матрицы. Изготовление мРНК-вакцины занимает всего неделю и осуществляется с использованием стандартных лабораторных материалов.

Процесс производства вакцин на основе мРНК особенно выгоден для разработки вакцин против возникающих инфекционных заболеваний. Производство может быть масштабировано и стандартизировано для всех типов вакцин, поскольку для получения новой вакцины требуется заменить только последовательность мРНК, кодирующую целевой белок. Универсальность мРНК-вакцин также позволяет разрабатывать вакцины против неинфекционных заболеваний, опосредованных иммунитетом, таких как аутоиммунные расстройства и рак.

© shutterstock/myboys me Благодаря совместным исследовательским усилиям и значительному финансированию с момента выделения SARS-CoV-2 в январе 2020 года на разработку мРНК-вакцины ушло менее года

Каковы возможности для разработки вакцин на основе мРНК для лечения других инфекционных заболеваний?

Наряду со способностью бороться с возникающими инфекционными заболеваниями, быстрая разработка и внедрение технологии мРНК-вакцин делают их хорошо подходящими для борьбы с патогенами, которые быстро мутируют. Основной причиной того, что продолжительность иммунной защиты у разных патогенов различается, является скорость размножения патогенов. Патоген с низкой скоростью репликации не будет так сильно изменяться с течением времени. Таким образом, иммунная защита от вакцины, скорее всего, будет длительной. И наоборот, если патоген быстро изменяется или имеет много вариантов, иммунной системе может быть трудно распознать этот патоген и быстро отреагировать на него даже после многократного воздействия. Например, грипп имеет 20 подтипов, распространенность которых меняется с течением времени, в то время как у кори есть один штамм, который в основном не изменился. Соответственно, вакцина против кори часто обеспечивает пожизненный иммунитет, в то время как вакцины против гриппа рекомендуются ежегодно.

Вакцины против гриппа могли бы обеспечить более длительный иммунитет, если бы они могли одновременно знакомить иммунную систему с несколькими подтипами вируса. Как уже упоминалось, известно 20 подтипов гриппа, и трудно предсказать, какой подтип будет наиболее распространенным в будущем сезоне гриппа. Из-за сложностей и затрат на производство обычных вакцин оказалось невозможным создать единую вакцину против гриппа против всех 20 подтипов. Однако мРНК-вакцины теоретически могут включать инструкции для нескольких белков одновременно. Недавний успех мРНК-вакцин против COVID-19 активизировал усилия по разработке универсальной вакцины против гриппа с использованием технологии мРНК, которая обеспечивала бы иммунизацию против всех основных подтипов.

Успешные мРНК-вакцины против COVID-19 также проложили путь к лечению многочисленных инфекционных заболеваний, таких как ВИЧ, туберкулез и вирус Зика, и технология также может оказаться полезной для лечения аутоиммунных заболеваний и рака. Хотя область исследований вакцин на основе мРНК находится в зачаточном состоянии, универсальность, масштабируемость и скорость разработки технологии делают ее особенно многообещающей.

Почему одни вакцины обеспечивают длительную иммунную защиту, а другие – нет?

Важно отметить, что существуют дополнительные причины, по которым иммунная защита вакцин отличается, помимо частоты мутаций патогена. Например, в зависимости от начальной силы иммунного ответа на вакцину иммунная защита может быть более длительной после многократных встреч с целевым белком или патогеном, а не только после одной. В этом случае для повышения эффективности вакцины используются ускорители. Способность вакцины защищать от болезней также различна, поскольку иммунная система каждого человека индивидуальна. Очень молодая, старая или ослабленная иммунная система может оказаться неэффективной в предотвращении инфекции, даже если она вырабатывает целенаправленный ответ против патогена.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Новости мировой медицины

Новости мировой медицины