RNA cepivo

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Ponazoritev mehanizma delovanja RNA cepiva

RNA cepivo (RNK cepivo) ali mRNA cepivo (mRNK cepivo) je nova vrsta cepiv za doseganje pridobljene imunosti z vektorjem (prenašalcem), ki vsebuje umetno informacijsko RNA (mRNA).[1] Tako kot običajna cepiva so tudi RNA cepiva namenjena spodbujanju proizvodnje protiteles, ki se bodo vezala na morebitne patogene in aktivirala celice T, da bodo prepoznale specifične peptide, predstavljene na molekulah MHC. RNA zaporedje kodira antigene, beljakovine, ki so enake ali podobne beljakovinam patogena. Po dostavi cepiva v telo gostiteljske celice to zaporedje prevedejo, pri čemer nastanejo kodirani antigeni, ki nato spodbujajo prilagodljivi imunski sistem telesa k tvorbi protiteles proti patogenu. Druga oblika cepljenja z mRNA je tista, pri kateri mRNA kodira popolnoma človeška protitelesa IgG. mRNA v tej obliki kodira protitelesa, ki so enaka ali podobna protitelesom pri bolniku z močno predhodno imunostjo.[2]

Prednosti RNA cepiv pred običajnimi beljakovinskimi cepivi so hitrost zasnove in proizvodnje, nizki stroški proizvodnje[3][4] ter sprožitev celične in humoralne imunosti.[5][6] Glede na nov mehanizem delovanja RNA cepiv in način njihove dostave v telo[7] je le malo znanega o njihovih srednjeročnih in dolgoročnih učinkih,[6] poudarjajo pa možnost avtoimunosti in reaktogenosti (v glavnem zaradi lipidnih delcev).[4][8][9] Za distribucijo in shranjevanje tovrstnih cepiv je zaradi krhkosti molekule RNA potrebna uporaba hladne verige, kar bi lahko ob nezadostnem odmerjanju (tj. razpad molekul pred injiciranjem) zmanjšalo njihovo efektivno učinkovitost.[10][3][4]

V poznih 1990-ih letih so potekala prva klinična preskušanja tovrstnih cepiv, pri katerih so proti metastatskim tumorjem prostate uporabili dendritične celice.[11] V zgodnjih 2000-ih so proučevali neposredno injiciranje mRNA kot način preprečevanja melanoma.[12] Kot prvo RNA cepivo je bilo 2. decembra 2020, sedem dni po osemtedenskem obdobju preskušanja, zaradi »koristi, ki odtehtajo vsakršno tveganje«, za »široko uporabo« odobreno cepivo BNT162b2 proti covidu-19 družb BioNTech in Pfizer.[13][14] Celotno preskušanje III. faze tega cepiva bo predvidoma končano do januarja 2023.[15] Drugo odobreno mRNA cepivo je postalo cepivo mRNA-1273 družbe Moderna.[16] Globalni regulatorji morajo pri odločanju o odobritvi teh cepiv pretehtati med pomanjkanjem podatkov o srednjeročnih in dolgoročnih učinkih novega mehanizma mRNA cepiv[17][8] ter potrebnim ukrepanjem ob pandemiji covida-19,[9][18] za katero je hitrejša proizvodnja mRNA cepiv velikega pomena.[19][20][8]

Prednosti pred DNA cepivi[uredi | uredi kodo]

Poleg prednosti pred beljakovinskimi cepivi, ki so skupne RNA cepivom in DNA cepivom, imajo RNA cepiva še druge prednosti, zaradi katerih bi bila lahko boljša alternativa DNA cepivom, med drugim:

  • mRNA se prevede v citosolu. RNA zato ni treba vstopiti v celično jedro, s čimer se prepreči tveganje, da bi se vgradila v gostiteljski genom.[1]
  • V mRNA se lahko vključijo modificirani nukleozidi (npr. psevdouridini, 2'-O-metilirani nukleozidi), da se zavre stimulacija imunskega odziva in s tem prepreči takojšnja razgradnja ter s povečano prevodno zmogljivostjo doseže trajnejši učinek.[21] [22] [23]
  • Odprti bralni okvir (ORF) in neprevedena območja (UTR) mRNA je mogoče optimizirati za različne namene (postopek se imenuje zaporedno inženirstvo mRNA), na primer s povečanjem vsebnosti gvanin-citozina ali izbiro posebnih UTR-jev, za katere je znano, da okrepijo prevajanje.[24] Za ojačanje prevajanja v antigen in s tem imunskega odziva se lahko doda tudi ORF zapis za replikacijski mehanizem, kar zmanjša potrebno količino vhodne snovi.[25] [26]

Neželeni učinki in tveganja[uredi | uredi kodo]

  • mRNA nit v cepivu lahko povzroči nenamerno imunsko reakcijo. Da bi tveganje za to čim bolj zmanjšali, so zaporedja mRNA cepiv zasnovana tako, da posnemajo tista, ki jih proizvajajo celice sesalcev (na primer opičje celice).[27]
  • Možna skrb bi bila lahko, da nekatera mRNA cepiva močno spodbudijo nastajanje interferona tipa I, ki ni povezan samo z vnetjem, temveč tudi z avtoimunostjo. Tako bi lahko prepoznavanje posameznikov z večjim tveganjem za avtoimunske reakcije pred cepljenjem z mRNA cepivom omogočilo sprejem ustreznih previdnostnih ukrepov.[28]

Dostava[uredi | uredi kodo]

Načine dostave lahko na splošno razvrstimo po tem, ali se prenos RNA v celice zgodi znotraj (in vivo) ali zunaj ( ex vivo) telesa.

Dendritične celice (DC) so vrsta imunskih celic, ki na svojih površinah izražajo antigene, kar vodi do interakcij s celicami T, ki sprožijo imunski odziv. DC lahko pridobimo od bolnikov in jih preprogramiramo z mRNA. Nato jih je mogoče znova vnesti v telo bolnikov, da ustvarijo imunski odziv.[29]

In vivo[uredi | uredi kodo]

Od odkritja ekspresije in vitro transkribirane mRNA in vivo po neposrednem dajanju postajajo pristopi in vivo vse privlačnejši.[30] V primerjavi s postopki ex vivo imajo več prednosti, predvsem kar zadeva izogibanje stroškom odvzema in prilagoditve DC-jev pri bolnikih in posnemanje običajne okužbe. Toda te postopke spremlja več ovir, ki jih bo treba šele premagati, da se bo RNA cepljenje lahko uveljavilo. Za začetek prevajanja se je treba izogniti evolucijskim mehanizmom, ki preprečujejo infiltracijo neznanega nukleinskega materiala in spodbujajo njegovo razgradnjo z RNazami. Poleg tega je mobilnost RNA sama po sebi popolnoma odvisna od običajnih celičnih procesov, saj je RNA pretežka, da bi lahko difundirala, zaradi česar je izpostavljena odstranitvi in ustavitvi prevajanja.

Injiciranje gole mRNA[uredi | uredi kodo]

Način privzema mRNA je znan že več kot desetletje,[31] [32] uporabo RNA kot cepiva pa so odkrili v 1990-ih letih v obliki samopomnoževalne mRNA.[33] Izkazalo se je tudi, da so različni načini injiciranja, na primer v kožo, kri ali mišice, povzročili različne stopnje privzema mRNA, zato je ključni vidik dostave izbira načina dajanja. Kreiter idr. so pri primerjavi različnih poti vnosa dokazali, da omogoča največji odziv celic T vbrizgavanje v bezgavke.[34] Mehanizmi in posledično vrednotenje samopomnoževalne mRNA bi se lahko zaradi njenih veliko večjih molekul pomembno razlikovali.[1]

Lipidni nanodelci[uredi | uredi kodo]

Zamisel o inkapsuliranju mRNA v lipidne nanodelce je privlačna iz več razlogov.[35] Lipidi načeloma zagotavljajo zaščito pred razgradnjo in s tem zanesljivejše prevajanje. Poleg tega prilagoditev zunanje lipidne plasti omogoča usmerjanje do želenih vrst celic z ligandnimi interakcijami. V številnih študijah pa so opazili tudi težave pri proučevanju tovrstne dostave, kar je pokazalo, da se uporaba delcev in vivo in in vitro razlikujeta v količini vnosa v celice.[36] Nanodelce je mogoče vnesti v telo in jih porazdeliti na več načinov, na primer intravensko ali z limfnim sistemom.

Virusni vektorji[uredi | uredi kodo]

Glej tudi: Virusno vektorsko cepivo

Poleg nevirusnih načinov dostave so za doseganje podobnih imunskih odzivov zasnovali RNA viruse. Kot vektorji se pogosto uporabljajo retrovirusi, lentivirusi, alfavirusi in rabdovirusi. Med seboj se lahko razlikujejo po strukturi in funkciji.[37] V številnih kliničnih preskušanjih so takšne viruse uporabili za boj proti različnim boleznim živalskih modelov, npr. miši, piščancev in primatov.[38] [39] [40]

Glej tudi[uredi | uredi kodo]

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. 1,0 1,1 1,2 Verbeke, Rein; Lentacker, Ine; De Smedt, Stefaan C.; Dewitte, Heleen (October 2019). "Three decades of messenger RNA vaccine development". Nano Today. 28: 100766. doi:10.1016/j.nantod.2019.100766.
  2. "Moderna Announces Dosing of the First Monoclonal Antibody Encoded by mRNA in a Clinical Trial". businesswire.com. Pridobljeno dne 2020-07-25.
  3. 3,0 3,1 PHG Foundation (2019). "RNA vaccines: an introduction". Univerza v Cambridgeu. Pridobljeno dne 18. novembra 2020.
  4. 4,0 4,1 4,2 Pardi, Norbert; Hogan, Michael J.; Porter, Frederick W.; Weissman, Drew (april 2018). "mRNA vaccines — a new era in vaccinology". Nature Reviews Drug Discovery. 17 (4): 261–279. doi:10.1038/nrd.2017.243. PMC 5906799. PMID 29326426.
  5. Kramps, Thomas; Elders, Knut (2017). "Introduction to RNA Vaccines". RNA Vaccines: Methods and Protocols. Methods in Molecular Biology. 1499. str. 1–11. doi:10.1007/978-1-4939-6481-9_1. ISBN 978-1-4939-6479-6. PMID 27987140. Pridobljeno dne 18. novembra 2020.
  6. 6,0 6,1 Dogan, Ellie (25. november 2020). "COVID-19 vaccines poised for launch, but impact on pandemic unclear". Nature. doi:10.1038/d41587-020-00022-y. PMID 33239758 Preveri |pmid= vrednost (pomoč). Pridobljeno dne 30. novembra 2020.
  7. Cooney, Elizabeth (1. december 2020). "How nanotechnology helps mRNA Covid-19 vaccines work". Stat. Pridobljeno dne 3. decembra 2020.
  8. 8,0 8,1 8,2 "Seven vital questions about the RNA Covid-19 vaccines emerging from clinical trials". Wellcome Trust. 19. november 2020. Pridobljeno dne 26. novembra 2020.
  9. 9,0 9,1 Jaffe-Hoffman, Maayan (17. november 2020). "Could mRNA COVID-19 vaccines be dangerous in the long-term?". The Jerusalem Post. Pridobljeno dne 17. novembra 2020.
  10. Garade, Damien (10. november 2020). "The story of mRNA: How a once-dismissed idea became a leading technology in the Covid vaccine race". Stat. Pridobljeno dne 16. novembra 2020.
  11. Heiser, Axel; Coleman, Doris; Dannull, Jens; Yancey, Donna; Maurice, Margaret A.; Lallas, Costas D.; Dahm, Philipp; Niedzwiecki, Donna; Gilboa, Eli; Vieweg, Johannes (February 2002). "Autologous dendritic cells transfected with prostate-specific antigen RNA stimulate CTL responses against metastatic prostate tumors". The Journal of Clinical Investigation. 109 (3): 409–417. doi:10.1172/JCI14364. ISSN 0021-9738. PMID 11828001.
  12. Weide, Benjamin; Carralot, Jean-Philippe; Reese, Anne; Scheel, Birgit; Eigentler, Thomas Kurt; Hoerr, Ingmar; Rammensee, Hans-Georg; Garbe, Claus; Pascolo, Steve (February 2008). "Results of the first phase I/II clinical vaccination trial with direct injection of mRNA". Journal of Immunotherapy (Hagerstown, Md.: 1997). 31 (2): 180–188. doi:10.1097/CJI.0b013e31815ce501. ISSN 1524-9557. PMID 18481387.
  13. "The benefits of the Pfizer/BioNTech vaccine "far outweigh any risk", says Dr June Raine from UK regulator MHRA". BBC News. 2. december 2020. Pridobljeno dne 2. decembra 2020.
  14. Guarascio, Francesco (2. december 2020). "EU criticises 'hasty' UK approval of COVID-19 vaccine". Reuters. Pridobljeno dne 2. december 2020.
  15. "Study to Describe the Safety, Tolerability, Immunogenicity, and Efficacy of RNA Vaccine Candidates Against COVID-19 in Healthy Individuals". clinicaltrials.gov. Pridobljeno dne 5 December 2020.
  16. https://www.ema.europa.eu/en/medicines/human/EPAR/covid-19-vaccine-moderna, vpogled: 15. 2. 2021.
  17. Eugene Gu (21. maj 2020). "This is the hard-to-swallow truth about a future coronavirus vaccine (and yes, I'm a doctor)". The Independent. Pridobljeno dne 23. novembra 2020.
  18. Rowland, Christopher (21. november 2020). "Doctors and nurses want more data before championing vaccines to end the pandemic". Washington Post. Pridobljeno dne 22. novembra 2020.
  19. Thomas, Katie (22. oktober 2020). "Experts Tell F.D.A. It Should Gather More Safety Data on Covid-19 Vaccines". New York Times. Pridobljeno dne 21. novembra 2020.
  20. Kuchler, Hannah (30. september 2020). "Pfizer boss warns on risk of fast-tracking vaccines". Financial Times. Pridobljeno dne 21. novembra 2020.
  21. Karikó, Katalin; Buckstein, Michael; Ni, Houping; Weissman, Drew (avgust 2005). "Suppression of RNA Recognition by Toll-like Receptors: The Impact of Nucleoside Modification and the Evolutionary Origin of RNA". Immunity. 23 (2): 165–175. doi:10.1016/j.immuni.2005.06.008. ISSN 1074-7613. PMID 16111635.
  22. Karikó, Katalin; Muramatsu, Hiromi; Ludwig, János; Weissman, Drew (2011-09-02). "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): e142. doi:10.1093/nar/gkr695. ISSN 1362-4962. PMC 3241667. PMID 21890902.
  23. Pardi, Norbert; Weissman, Drew (2016-12-17), "Nucleoside Modified mRNA Vaccines for Infectious Diseases", RNA Vaccines, Springer New York, 1499: 109–121, doi:10.1007/978-1-4939-6481-9_6, ISBN 978-1-4939-6479-6, PMID 27987145
  24. Schlake, Thomas; Thess, Andreas; Fotin-Mleczek, Mariola; Kallen, Karl-Josef (november 2012). "Developing mRNA-vaccine technologies". RNA Biology. 9 (11): 1319–1330. doi:10.4161/rna.22269. ISSN 1547-6286. PMC 3597572. PMID 23064118.
  25. Berglund, Peter (June 1998). "Enhancing immune responses using suicidal DNA vaccines". Nature Biotechnology. 16 (6): 562–5. doi:10.1038/nbt0698-562. PMID 9624688.
  26. Vogel, Annette B.; Lambert, Laura; Kinnear, Ekaterina; Busse, David; Erbar, Stephanie; Reuter, Kerstin C.; Wicke, Lena; Perkovic, Mario; Beissert, Tim; Haas, Heinrich; Reece, Stephen T. (February 2018). "Self-Amplifying RNA Vaccines Give Equivalent Protection against Influenza to mRNA Vaccines but at Much Lower Doses". Molecular Therapy. 26 (2): 446–455. doi:10.1016/j.ymthe.2017.11.017. ISSN 1525-0016. PMC 5835025. PMID 29275847.
  27. "RNA vaccines: an introduction". PHG Foundation. Pridobljeno dne 13. aprila 2020.
  28. Pardi, Norbert; Hogan, Michael J.; Porter, Frederick W.; Weissman, Drew (april 2018). "mRNA vaccines — a new era in vaccinology". Nature Reviews Drug Discovery. 17 (4): 261–279. doi:10.1038/nrd.2017.243. PMC 5906799. PMID 29326426.
  29. Benteyn, Daphné; Heirman, Carlo; Bonehill, Aude; Thielemans, Kris; Breckpot, Karine (2014-09-08). "mRNA-based dendritic cell vaccines". Expert Review of Vaccines. 14 (2): 161–176. doi:10.1586/14760584.2014.957684. ISSN 1476-0584. PMID 25196947.
  30. Wolff, J.; Malone, R.; Williams, P; Chong, W; Acsadi, G; Jani, A; Felgner, P. (1990-03-23). "Direct gene transfer into mouse muscle in vivo". Science. 247 (4949): 1465–1468. Bibcode:1990Sci...247.1465W. doi:10.1126/science.1690918. ISSN 0036-8075. PMID 1690918.
  31. Probst, J.; Weide, B.; Scheel, B.; Pichler, B. J.; Hoerr, I.; Rammensee, H.-G.; Pascolo, S. (avgust 2007). "Spontaneous cellular uptake of exogenous messenger RNA in vivo is nucleic acid-specific, saturable and ion dependent". Gene Therapy. 14 (15): 1175–1180. doi:10.1038/sj.gt.3302964. PMID 17476302.
  32. Lorenz, Christina; Fotin-Mleczek, Mariola; Roth, Günter; Becker, Christina; Dam, Thanh Chau; Verdurmen, Wouter P. R.; Brock, Roland; Probst, Jochen; Schlake, Thomas (July 2011). "Protein expression from exogenous mRNA: Uptake by receptor-mediated endocytosis and trafficking via the lysosomal pathway". RNA Biology. 8 (4): 627–636. doi:10.4161/rna.8.4.15394. ISSN 1547-6286. PMID 21654214.
  33. Zhou & Berglund (1994). "Self-replicating Semliki Forest virus RNA as recombinant vaccine". Vaccine. 12 (16): 1510–1514. doi:10.1016/0264-410x(94)90074-4. PMID 7879415.
  34. Kreiter, S.; Selmi, A.; Diken, M.; Koslowski, M.; Britten, C. M.; Huber, C.; Tureci, O.; Sahin, U. (2010-11-02). "Intranodal Vaccination with Naked Antigen-Encoding RNA Elicits Potent Prophylactic and Therapeutic Antitumoral Immunity". Cancer Research. 70 (22): 9031–9040. doi:10.1158/0008-5472.can-10-0699. ISSN 0008-5472. PMID 21045153.
  35. Reichmuth, Andreas M; Oberli, Matthias A; Jaklenec, Ana; Langer, Robert; Blankschtein, Daniel (maj 2016). "mRNA vaccine delivery using lipid nanoparticles". Therapeutic Delivery. 7 (5): 319–334. doi:10.4155/tde-2016-0006. ISSN 2041-5990. PMC 5439223. PMID 27075952.
  36. Paunovska, Kalina; Sago, Cory D.; Monaco, Christopher M.; Hudson, William H.; Castro, Marielena Gamboa; Rudoltz, Tobi G.; Kalathoor, Sujay; Vanover, Daryll A.; Santangelo, Philip J.; Ahmed, Rafi; Bryksin, Anton V. (2018-03-14). "A Direct Comparison of in Vitro and in Vivo Nucleic Acid Delivery Mediated by Hundreds of Nanoparticles Reveals a Weak Correlation". Nano Letters (angleščina). 18 (3): 2148–2157. Bibcode:2018NanoL..18.2148P. doi:10.1021/acs.nanolett.8b00432. ISSN 1530-6984. PMC 6054134. PMID 29489381.
  37. Lundstrom, Kenneth (2019-03-01). "RNA Viruses as Tools in Gene Therapy and Vaccine Development". Genes. 10 (3): 189. doi:10.3390/genes10030189. ISSN 2073-4425. PMC 6471356. PMID 30832256.
  38. Huang, Tiffany T.; Parab, Shraddha; Burnett, Ryan; Diago, Oscar; Ostertag, Derek; Hofman, Florence M.; Espinoza, Fernando Lopez; Martin, Bryan; Ibañez, Carlos E.; Kasahara, Noriyuki; Gruber, Harry E. (February 2015). "Intravenous Administration of Retroviral Replicating Vector, Toca 511, Demonstrates Therapeutic Efficacy in Orthotopic Immune-Competent Mouse Glioma Model". Human Gene Therapy. 26 (2): 82–93. doi:10.1089/hum.2014.100. ISSN 1043-0342. PMC 4326030. PMID 25419577.
  39. Schultz-Cherry, Stacey; Dybing, Jody K.; Davis, Nancy L.; Williamson, Chad; Suarez, David L.; Johnston, Robert; Perdue, Michael L. (December 2000). "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): 55–59. doi:10.1006/viro.2000.0635. ISSN 0042-6822. PMID 11112481.
  40. Geisbert, Thomas W.; Feldmann, Heinz (november 2011). "Recombinant Vesicular Stomatitis Virus–Based Vaccines Against Ebola and Marburg Virus Infections". The Journal of Infectious Diseases. 204 (suppl_3): S1075–S1081. doi:10.1093/infdis/jir349. ISSN 0022-1899. PMC 3218670. PMID 21987744.