Cepivo mRNA COVID-19: mejnik v znanosti in sprememba igre v medicini

Virusni proteini se dajejo kot antigen v obliki cepiva in imunski sistem telesa tvori protitelesa proti danemu antigenu in tako zagotavlja zaščito pred kakršno koli prihodnjo okužbo. Zanimivo je, da je to prvič v človeški zgodovini, da se sama ustrezna mRNA daje v obliki cepiva, ki uporablja celični stroj za izražanje/prevajanje antigena/proteina. To učinkovito spremeni telesne celice v tovarno za proizvodnjo antigena, ki nato zagotavlja aktivno imuniteta s tvorbo protiteles. V kliničnih preskušanjih na ljudeh je bilo ugotovljeno, da so ta mRNA cepiva varna in učinkovita. In zdaj, COVID-19 mRNA cepivo BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) se daje ljudem po protokolu. Kot prvo ustrezno odobreno cepivo mRNA je to mejnik v znanosti, ki je začel novo dobo v zdravila in dostavo zdravil. To bi lahko kmalu videlo uporabo mRNA tehnologijo za zdravljenje raka, nabor cepiv za druge bolezni in s tem morda v prihodnje spremenili prakso medicine in oblikovali farmacevtsko industrijo.  

Če je beljakovina potrebna v celici za zdravljenje obolelega stanja ali za delovanje kot antigen za razvoj aktivne imunosti, je treba ta protein v celico varno dostaviti v nedotaknjeni obliki. To je še vedno zahtevna naloga. Ali bi lahko protein eksprimirali neposredno v celico z injiciranjem ustrezne nukleinske kisline (DNK ali RNA), ki nato uporablja celični stroj za izražanje? 

Skupina raziskovalcev je zasnovala zamisel o zdravilu, kodiranem z nukleinsko kislino, in leta 1990 prvič dokazala, da neposredno vbrizgavanje mRNA v mišjo mišico je povzročilo izražanje kodiranih beljakovin v mišičnih celicah⁽¹⁾. To je odprlo možnost genskih terapij, pa tudi cepiv, ki temeljijo na genih. Ta razvoj je veljal za motečo tehnologijo, s katero se bodo merile prihodnje tehnologije cepiv ⁽²⁾.

Miselni proces se je hitro premaknil od "genskega" k "mRNAprenos informacij, ker je mRNA nudila številne prednosti v primerjavi z DNA saj se mRNA niti ne integrira v genom (torej ni škodljiva genomska integracija) niti se ne replicira. Ima samo elemente, ki so neposredno potrebni za izražanje beljakovin. Rekombinacija med enoverižnimi RNA je redka. Poleg tega v celicah razpade v nekaj dneh. Zaradi teh lastnosti je mRNA bolj primerna kot varna in prehodna molekula, ki nosi informacije, da deluje kot vektor za razvoj cepiva na podlagi genov. ⁽³⁾. Z napredkom v tehnologiji, zlasti v zvezi s sintezo načrtovanih mRNA s pravimi kodami, ki bi jih lahko dostavili v celice za izražanje beljakovin, se je obseg še razširil od cepiva na terapevtska zdravila. Uporaba mRNA je začela dobivati ​​pozornost kot razred zdravil s potencialno uporabo na področjih imunoterapije raka, cepiv proti nalezljivim boleznim, indukcije pluripotentnih matičnih celic na osnovi mRNA, dostave oblikovalskih nukleaz za genomski inženiring s pomočjo mRNA itd. ⁽⁴⁾.  

Pojav cepiva na osnovi mRNA Terapevtiki pa so se dodatno obogatili z rezultati predkliničnih preskušanj. Ugotovljeno je bilo, da ta cepiva povzročajo močan imunski odziv proti tarčem nalezljivih bolezni na živalskih modelih virusa gripe, virusa Zika, virusa stekline in drugih. Obetavni rezultati so bili opaženi tudi z uporabo mRNA v kliničnih preskušanjih raka ⁽⁵⁾. Industrije so ob spoznanju komercialnega potenciala tehnologije naredile ogromne naložbe v raziskave in razvoj v cepiva in zdravila na osnovi mRNA. Na primer, do leta 2018 je Moderna Inc. morda že vložila več kot milijardo dolarjev, medtem ko je še leta oddaljena od katerega koli tržnega izdelka ⁽⁶⁾. Kljub usklajenim prizadevanjem za uporabo mRNA kot terapevtskega načina v cepivih proti nalezljivim boleznim, imunoterapiji raka, zdravljenju genetskih bolezni in nadomestnih terapijah za beljakovine je bila uporaba tehnologije mRNA omejena zaradi njene nestabilnosti in nagnjenosti k razgradnji z nukleazami. Kemična modifikacija mRNA je nekoliko pomagala, vendar je znotrajcelična dostava še vedno ostala ovira, čeprav se za dostavo mRNA uporabljajo nanodelci na osnovi lipidov. ⁽⁷⁾. 

Pravi zagon napredku tehnologije mRNA za zdravljenje je prišel zaradi nesrečne situacije, ki jo je predstavil po vsem svetu Covid-19 pandemija. Razvoj varnega in učinkovitega cepiva proti SARS-CoV-2 je postal najpomembnejša prioriteta za vse. Opravljeno je bilo obsežno multicentrično klinično preskušanje, da bi ugotovili varnost in učinkovitost cepiva mRNA COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Preskušanje se je začelo 10. januarja 2020. Po približno enajstih mesecih rigoroznega dela so podatki iz klinične študije dokazali, da je COVID-19 mogoče preprečiti s cepljenjem z BNT162b2. To je zagotovilo dokaz koncepta, da lahko cepivo na osnovi mRNA zagotovi zaščito pred okužbami. Izziv brez primere, ki ga je predstavljala pandemija, je pomagal dokazati, da je cepivo na osnovi mRNA mogoče hitro razviti, če je na voljo dovolj sredstev ⁽⁸⁾. Modernino mRNA cepivo je prejšnji mesec prejelo tudi dovoljenje za uporabo v sili s strani FDA.

Oba COVID-19 cepiva mRNA tj. BNT162b2 podjetja Pfizer/BioNTech in Moderne mRNA-1273 se zdaj uporablja za cepljenje ljudi v skladu z nacionalnimi protokoli za dajanje cepiva ⁽⁹⁾.

Uspeh dveh Covid-19 mRNA (BNT162b2 Pfizer/BioNTech in Moderna mRNA-1273) cepiva v kliničnih preskušanjih in njihova poznejša odobritev za uporabo je mejnik v znanosti in medicini. To se je izkazalo za doslej nedokazano medicinsko tehnologijo z visokim potencialom, ki ji znanstvena skupnost in farmacevtska industrija sledita že skoraj tri desetletja. ⁽¹⁰⁾.   

Novo navdušenje, ki sledi temu uspehu, bo zagotovo zbralo energijo, potem ko bi se pandemija in zdravljenje z mRNA izkazalo za motečo tehnologijo, ki uvaja novo dobo v medicini in znanosti o dostavi zdravil.   

*** 

Reference  

1. Wolff, JA et al., 1990. Neposreden prenos genov v mišjo mišico in vivo. Znanost 247, 1465–1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918  

2. Kaslow DC. Potencialna moteča tehnologija pri razvoju cepiv: cepiva na osnovi genov in njihova uporaba pri nalezljivih boleznih. Trans R Soc Trop Med Hyg 2004; 98:593-601; http://dx.doi.org/10.1016/j.trstmh.2004.03.007  

3. Schlake, T., Thess A., et al., 2012. Razvoj tehnologij za cepivo mRNA. RNA biologija. 2012. november 1; 9(11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269  

4. Sahin, U., Karikó, K. & Türeci, Ö. Terapevtiki na osnovi mRNA - razvoj novega razreda zdravil. Nature Review Drug Discovery 13, 759–780 (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278 

5. Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. et al., 2018. mRNA cepiva — nova doba v vakcinologiji. Nature Review Drug Discovery 17, 261–279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243 

6. Cross R., 2018. Ali lahko mRNA moti industrijo zdravil? Objavljeno 3. septembra 2018. Chemical & Engineering News, letnik 96, številka 35, na voljo na spletu na https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Dostop 27. decembra 2020.  

7. Wadhwa A., Aljabbari A., et al., 2020. Priložnosti in izzivi pri dostavi cepiv na osnovi mRNA. Objavljeno: 28. 2020. 2020. Farmacevtika 12, 2(102), XNUMX; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102     

8. Polack F., Thomas S., et al., 2020. Varnost in učinkovitost cepiva BNT162b2 mRNA Covid-19. The New England Journal of Medicine. Objavljeno 10. decembra 2020. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577  

9. Javno zdravje Anglija, 2020. Smernice – Nacionalni protokol za cepivo mRNA COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Objavljeno 18. decembra 2020. Zadnja posodobitev 22. decembra 2020. Na voljo na spletu na https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Dostop 28. decembra 2020.   

10. Servick K., 2020. Naslednji izziv mRNA: Ali bo delovala kot zdravilo? znanost. Objavljeno 18. decembra 2020: Zv. 370, številka 6523, str. 1388-1389. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 Na voljo na spletu na https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info  

***