DNA a mRNA vakcíny
Aktualizované dňaMartina Feichter vyštudovala biológiu na voliteľnej lekárni v Innsbrucku a taktiež sa ponorila do sveta liečivých rastlín. Odtiaľ už nebolo ďaleko k ďalším medicínskym témam, ktoré ju dodnes uchvátili. Vyučila sa ako novinárka na Axel Springer Academy v Hamburgu a pre pracuje od roku 2007 - najskôr ako redaktorka a od roku 2012 ako nezávislá spisovateľka.
Viac o expertoch na Všetok obsahu kontrolujú lekárski novinári.
Vakcíny DNA a mRNA predstavujú novú generáciu vakcín, ktoré fungujú úplne iným spôsobom ako známe živé a mŕtve vakcíny. Zistite, ako to vyzerá a aké výhody a potenciálne riziká so sebou vakcíny DNA a mRNA prinášajú!
Čo sú vakcíny proti mRNA a DNA?
Takzvané mRNA vakcíny (skrátene: RNA vakcíny) a DNA vakcíny patria do novej triedy génových vakcín. Niekoľko rokov boli intenzívne skúmané a testované. V dôsledku pandémie koróny boli vakcíny mRNA prvýkrát schválené na imunizáciu ľudí. Ich princíp účinku sa líši od predchádzajúcich aktívnych zložiek.
Klasické živé a mŕtve vakcíny prinášajú do tela oslabené alebo usmrtené alebo inaktivované patogény alebo ich časti.Imunitný systém reaguje vytvorením špecifických protilátok proti týmto cudzím látkam, ktoré sú známe ako antigény. Očkovaná osoba si potom voči danému patogénu vytvorí imunitu.
Nové vakcíny založené na génoch (vakcíny DNA a mRNA) sú odlišné: Do ľudských buniek pašujú iba genetický plán antigénov patogénov. Bunky potom použijú tieto pokyny na zostavenie samotných antigénov, ktoré potom spustia špecifickú imunitnú odpoveď. V skratke: Pri vakcínach založených na génoch sa časť výroby komplexných vakcín - extrakcia antigénov - presúva z laboratória do ľudských buniek.
Vakcíny na báze génov zahrnujú okrem DNA a mRNA vakcín aj takzvané vektorové vakcíny.
Čo sú DNA a mRNA?
Skratka DNA znamená kyselinu deoxyribonukleovú. Je nositeľom genetických informácií vo väčšine organizmov vrátane ľudí. DNA je dvojvláknový reťazec štyroch stavebných blokov (nazývaných základy) usporiadaných do párov - podobne ako lanový rebrík. Usporiadanie párov báz je kódom plánu, na základe ktorého sa produkujú tisíce bielkovín. Sú základom pre stavbu a funkciu celého tela.
Aby mohla bunka produkovať určitý proteín, najskôr pomocou určitých enzýmov (polymeráz) vytvorí „kópiu“ segmentu DNA so zodpovedajúcim návodom na zostavenie (gén) vo forme jednovláknovej mRNA (messenger ribonukleová kyselina). Tento proces sa nazýva transkripcia. MRNA opúšťa jadro a číta sa v bunkovej plazme (cytoplazma). Príslušný proteín je zostavený na základe týchto montážnych pokynov. Tento „preklad“ genetického plánu do proteínu sa nazýva preklad.
Ako fungujú DNA a mRNA vakcíny?
DNA vakcíny obsahujú DNA plán (gén) pre antigén v patogéne. V prípade mRNA vakcín je tento antigénový plán už dostupný vo forme mRNA. A takto funguje imunizácia pomocou DNA alebo mRNA vakcíny:
vakcína mRNA
MRNA môže byť vo vakcíne prítomná „nahá“. Nezbalená mRNA je však veľmi citlivá a krehká. Telo ich tiež rýchlo odbúrava, najmä ak sa vakcína vpichne do svalu. Preto je mRNA aspoň stabilizovaná, napríklad špeciálnymi molekulami proteínu.
Obvykle je však plán mRNA pre antigén patogénu v balení. Na jednej strane to chráni krehkú mRNA a na druhej strane uľahčuje absorpciu cudzieho genetického materiálu do telesnej bunky. Balenie môže pozostávať napríklad z lipidových nanočastíc alebo skrátene LNP (lipidy = tuky). Cudzia mRNA je niekedy tiež zabalená v lipozómoch. Ide o malé vezikuly s vodnou fázou vo vnútri, ktorá je obklopená lipidovou dvojvrstvou. Táto škrupina sa chemicky podobá bunkovej membráne.
Potom, čo sa cudzia mRNA absorbuje v bunke, je „prečítaná“ priamo v cytoplazme. Bunka potom produkuje zodpovedajúci patogénny proteín (antigén) a potom ho prezentuje na vlastnom povrchu bunky. Imunitný systém potom rozpozná cudziu štruktúru a spustí imunitnú odpoveď. Telo teraz okrem iného produkuje vhodné protilátky. To umožňuje telu v prípade „skutočnej“ infekcie rýchlo reagovať na samotný patogén. Očkovaná messengerová RNA sa zase pomerne rýchlo odbúra.
DNA vakcína
DNA plán patogénneho antigénu je zvyčajne najskôr zabudovaný do plazmidu, ktorý sa nemôže množiť. Plazmid je malá kruhová molekula DNA, ktorá sa typicky nachádza v baktériách.
Plazmid preniká do buniek tela spolu s antigénnym plánom. U niektorých DNA vakcín je to podporené elektroporáciou: V mieste vpichu sa používajú krátke elektrické impulzy na krátke zvýšenie priepustnosti bunkovej membrány, aby cez ňu mohli jednoduchšie prechádzať väčšie molekuly, ako napríklad cudzia DNA.
DNA-antigénny plán je potom transkribovaný do mRNA v jadre bunky. Toto opustí jadro a je translatované do zodpovedajúceho antigénu v cytoplazme. Často je to povrchový proteín patogénu. Potom je zabudovaný do plášťa bunky. Tento cudzí proteín na povrchu bunky v konečnom dôsledku volá imunitný systém na scéne. Vyvoláva špecifickú obrannú reakciu. Ak sa potom očkovaná osoba nakazí skutočným patogénom, telo s ňou môže bojovať rýchlejšie.
Šetria vakcíny riziká?
Hlavnou obavou niektorých ľudí je, že vakcíny mRNA a DNA môžu poškodiť alebo zmeniť ľudský genóm. Doposiaľ však o tom neexistovali žiadne dôkazy. Neexistuje ani dôkaz, že očkovanie môže spôsobiť choroby, ako je rakovina.
Môžu vakcíny mRNA zmeniť ľudský genóm?
Je takmer nemožné, aby vakcíny mRNA poškodili alebo zmenili ľudský genóm. Existuje niekoľko dôvodov:
>> mRNA sa nedostáva do bunkového jadra: Na jednej strane cudzia mRNA, ktorá bola prepašovaná do buniek a ľudská DNA, sídli na rôznych miestach - mRNA zostáva v bunkovej plazme, zatiaľ čo ľudská DNA leží v bunke jadro. Ten je od bunky oddelený membránou. Je pravda, že existujú jadrové póry, ktorými mRNA z bunkového jadra vstupuje do bunkovej plazmy. Je to však zložitý proces, ktorý prebieha iba jedným smerom. Nie je cesty späť.
>> mRNA nemožno integrovať do DNA: Na druhej strane mRNA a DNA majú rôzne chemické štruktúry. Preto mRNA nemôže byť vôbec začlenená do ľudského genómu. Na to by bolo najskôr potrebné prepísať ho do DNA. Tento krok vyžaduje špeciálne enzýmy, ktoré sú už dávno známe z určitých vírusov (retrovírusov), ale ako sa už nejaký čas vie, vyskytujú sa aj v ľudských bunkách. Bolo by teda mysliteľné, aby mRNA podávaná ako vakcína mohla byť konvertovaná na DNA a potom začlenená do ľudského genómu?
Uvažujme najskôr o enzýmoch retrovírusov: Tieto typy vírusov (ktoré tiež zahrnujú patogén AIDS HIV) majú enzýmy reverznú transkriptázu a integrázu. Vírusy môžu s ich pomocou transkribovať svoj genóm RNA do DNA a potom ho integrovať do genómu DNA infikovanej ľudskej bunky.
Teoreticky by bolo možné predstaviť si nasledujúce: Ak osoba, ktorá je infikovaná takýmto vírusom RNA (napr. HIV), má v telesnej bunke vakcínovú mRNA a vírus, vírusové enzýmy spomedzi mnohých kúskov ľudskej mRNA, ktoré sa v bunke nachádzajú kedykoľvek zo všetkých vecí „vylovte“ mRNA zavedenú ako vakcínu a prepisujte ju do DNA.
Aby sa to stalo, čo je aj tak veľmi nepravdepodobné, bol by potrebný ďalší faktor: Transkripcia mRNA do DNA vyžaduje genetickú štartovaciu sekvenciu (nazývanú „primer“), ktorú so sebou prinášajú samotné vírusy RNA. Tento primer je však navrhnutý tak, že do DNA je transkribovaný iba vlastný genóm RNA vírusu, a nie žiadna iná mRNA, ktorá je v bunke prítomná. A samotné vakcíny mRNA neobsahujú „primer“.
Je preto prakticky nemožné, aby bola vakcínová mRNA takto transkribovaná do DNA a potom začlenená do ľudského genómu.
K rovnakému záveru možno dospieť aj vtedy, ak sa pozrieme na ľudské enzýmy, ktoré môžu transkribovať RNA do DNA: Ako bolo uvedené na začiatku, bunka môže na prenos DNA do mRNA použiť polymerázové enzýmy, ktoré potom slúžia ako templát pre syntézu bielkovín v bunkovej plazme. . Polymerázy majú však aj ďalšie úlohy: Pred delením buniek duplikujú genóm ľudskej DNA, aby každá vytvorená dcérska bunka potom dostala kompletný súbor genetických informácií. Polymerázy môžu tiež opraviť poškodenie DNA.
Dlho sa predpokladalo, že polymerázy môžu prepísať iba DNA na mRNA a DNA na DNA. Teraz je však známe, že niektoré polymerázy môžu tiež transkribovať RNA do DNA (ako je reverzná transkriptáza retrovírusov). Túto schopnosť má predovšetkým takzvaná polymeráza theta. Úlohou tohto enzýmu je opraviť poškodenie DNA. Ak napríklad v jednom z dvoch reťazcov segmentu DNA chýba kúsok, polymeráza theta môže chýbajúci kus znova zostaviť pomocou komplementárneho druhého jednoduchého vlákna DNA (t.j. translácie DNA-DNA).
Ako sa nedávno zistilo, tento enzým môže tiež použiť RNA ako templát a previesť ho do DNA - ešte efektívnejšie a s menším počtom chýb, než dokáže kopírovať DNA. Polymerázová theta môže dokonca uprednostňovať použitie transkriptov mRNA ako templátu na opravu poškodenia DNA.
Mohol by teda enzým tiež transkribovať mRNA podávanú ako vakcínu do DNA? Z pohľadu odborníkov je to nepravdepodobné a z rovnakého dôvodu, prečo to vírusový enzým reverznej transkriptázy nedokáže - chýba potrebná genetická štartovacia sekvencia („primer“).
Môžu DNA vakcíny zmeniť ľudský genóm?
Trochu odlišná je situácia s takzvanými DNA vakcínami. Štruktúra zodpovedá ľudskej DNA. Odborníci však považujú za extrémne nepravdepodobné, že by mohli byť náhodne začlenené do ľudského genómu: Roky experimentov a skúsenosti s DNA vakcínami, ktoré už boli schválené vo veterinárnej medicíne, o tom neposkytli žiadne dôkazy.
Môžu vakcíny proti mRNA a DNA spôsobiť autoimunitné ochorenia?
Zdá sa, že nebezpečenstvo tu nie je o nič vyššie ako pri klasických živých a mŕtvych vakcínach. Akákoľvek forma očkovania má aktivačný účinok na imunitný systém. Vo veľmi zriedkavých prípadoch to môže skutočne viesť k autoimunitnej reakcii. Po očkovaní proti prasacej chrípke sa u približne 1600 ľudí neskôr vyvinula narkolepsia. Vzhľadom na mnoho miliónov očkovaných dávok očkovacej látky sa toto riziko javí ako zanedbateľné. Vírusové ochorenia môžu navyše samy viesť k autoimunitnému ochoreniu.
Môžu vakcíny mRNA a DNA poškodiť zárodočnú líniu?
Nie Podľa súčasného stavu znalostí sa účinné látky očkovania nedostanú do vaječných buniek a spermií.
Výhody DNA a mRNA vakcín
Skutočnosť, že farmaceutický priemysel roky investoval veľa práce a peňazí do vývoja DNA a mRNA vakcín, je okrem iného daná aj tým, že sa dajú vyrábať lacnejšie a predovšetkým oveľa rýchlejšie ako konvenčné živé a mŕtve vakcíny. V prípade posledne menovaných je najskôr potrebné kultivovať patogény pracným spôsobom a vo veľkých množstvách a potom získať ich antigény.
V prípade vakcín založených na génoch, akými sú vakcíny DNA a mRNA, je osoba, ktorá je očkovaná, zodpovedná za produkciu antigénu samotného. Genetické antigénne plány podávané ako očkovanie je možné vytvoriť relatívne rýchlo a ľahko v dostatočnom množstve a - ak je patogén geneticky modifikovaný (mutovaný) - rýchlo sa adaptovať.
Ďalšou výhodou je, že prenesený cudzí genetický materiál neostáva v tele natrvalo. Telo ho rozloží alebo zmizne, keď sa bunky prirodzene rozpadnú. Cudzie antigény sú preto produkované iba krátkodobo. Toto časové obdobie však stačí na imunitnú odpoveď.
Ak porovnáte DNA a mRNA vakcíny navzájom, tieto majú niekoľko výhod: Náhodné začlenenie do ľudského genómu je ešte menej pravdepodobné ako u DNA vakcín. Okrem toho sa do DNA vakcín zvyčajne musia pridávať silné zosilňovače (adjuvans), aby spustili účinnú imunitnú odpoveď.
Vakcíny proti DNA a mRNA: Súčasný výskum
Vedci skúmajú vývoj vakcín proti DNA a mRNA niekoľko rokov alebo dokonca desaťročí. V rámci pandémie koronavírusu zodpovedné orgány - v EÚ to je Európska agentúra pre lieky EMA - konečne schválili vakcíny mRNA na použitie na ľuďoch po prvýkrát.
Okrem vakcín, ktoré sú už k dispozícii od spoločností BioNTech / Pfizer a Moderna, sa testujú aj ďalšie vakcíny na báze mRNA. Niektoré projekty sa opäť zameriavajú na DNA vakcínu proti koróne.
Ale nielen DNA a mRNA vakcíny nie sú na zozname potenciálnych kandidátskych vakcín proti Sars-CoV-2. Vedci a farmaceutické spoločnosti pracujú aj na vektorových vakcínach, ako aj na bežných živých a mŕtvych vakcínach. Všetko potrebné sa môžete dozvedieť aj v našom článku „Očkovanie proti koronavírusu“.
Farmaceutické spoločnosti okrem toho v súčasnosti pracujú na DNA vakcínach proti približne 20 rôznym chorobám vrátane chrípky, AIDS, hepatitídy B, hepatitídy C a rakoviny krčka maternice (zvyčajne spôsobených infekciou vírusmi HPV). Patria sem aj kandidáti terapeutických vakcín, tj. Tí, ktorí už môžu byť podávaní chorým ľuďom (napr. Pacientom s rakovinou).
Intenzívne sa pracuje aj na rôznych mRNA vakcínach, napríklad proti chrípke, besnote a vírusu Zika.
Tagy: zdravie žien očkovania zdravé pracovisko
.jpg)
