Covid-19 mRNS vakcīna: pavērsiens zinātnē un spēļu mainītājs medicīnā

Vīrusu olbaltumvielas tiek ievadītas kā antigēns vakcīnas veidā, un organisma imūnsistēma veido antivielas pret konkrēto antigēnu, tādējādi nodrošinot aizsardzību pret jebkādu turpmāku infekciju. Interesanti, ka šī ir pirmā reize cilvēces vēsturē, kad pati atbilstošā mRNS tiek ievadīta vakcīnas veidā, kas izmanto šūnu mehānismus antigēna/proteīna ekspresijai/translācijai. Tas efektīvi pārvērš ķermeņa šūnas par rūpnīcu antigēna ražošanai, kas savukārt nodrošina aktīvu imunitāte ģenerējot antivielas. Šīs mRNS vakcīnas ir konstatētas kā drošas un efektīvas cilvēku klīniskajos pētījumos. Un tagad COVID-19 mRNS vakcīna BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) tiek ievadīta cilvēkiem saskaņā ar protokolu. Tā kā pirmā pienācīgi apstiprinātā mRNS vakcīna ir pagrieziena punkts zinātnē, kas ir ievadījis jaunu laikmetu zāles un zāļu piegāde. Tas drīz varētu redzēt piemērošanu mRNS vēža ārstēšanas tehnoloģija, vakcīnu klāsts citām slimībām, un tādējādi, iespējams, mainot medicīnas praksi un nākotnē kopumā veidojot farmācijas nozari.  

Ja olbaltumviela šūnā ir nepieciešama, lai ārstētu slimu stāvokli vai darbotos kā antigēns aktīvas imunitātes attīstībai, šis proteīns šūnā ir droši jāievada neskartā veidā. Tas joprojām ir kalnup uzdevums. Vai proteīnu varētu ekspresēt tieši šūnā, injicējot atbilstošo nukleīnskābi (DNS vai RNS), kas pēc tam ekspresijai izmanto šūnu mehānismu? 

Pētnieku grupai radās ideja par nukleīnskābēm kodētu medikamentu un 1990. gadā pirmo reizi pierādīja, ka tieša mRNS iekļūšana peles muskuļos izraisīja kodētā proteīna ekspresiju muskuļu šūnās⁽¹⁾. Tas pavēra uz gēnu balstītas terapijas, kā arī uz gēnu balstītu vakcīnu iespēju. Šī attīstība tika uzskatīta par graujošu tehnoloģiju, pret kuru tiks novērtētas turpmākās vakcīnu tehnoloģijas ⁽²⁾.

Domāšanas process ātri mainījās no “gēniem balstīta” uz “mRNSinformācijas pārsūtīšana, jo mRNS piedāvāja vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar DNS jo mRNS neintegrējas genomā (tātad nav kaitīgas genoma integrācijas), ne arī replikējas. Tajā ir tikai elementi, kas tieši nepieciešami proteīna ekspresijai. Rekombinācija starp vienpavedienu RNS ir reta. Turklāt tas dažu dienu laikā sadalās šūnās. Šīs īpašības padara mRNS piemērotāku kā drošu un pārejošu informāciju nesošu molekulu, kas darbojas kā vektors gēnu vakcīnas izstrādei. ⁽³⁾. Attīstoties tehnoloģijām, jo ​​īpaši saistībā ar mākslīgo mRNS sintēzi ar pareiziem kodiem, ko varētu ievadīt šūnās proteīnu ekspresijai, darbības joma vēl vairāk paplašinājās no vakcīnas uz terapeitiskām zālēm. MRNS izmantošana sāka pievērst uzmanību kā zāļu klase ar potenciālu pielietojumu vēža imūnterapijas, infekcijas slimību vakcīnu, uz mRNS balstītu pluripotentu cilmes šūnu indukciju, ar mRNS palīdzību izstrādātu nukleāžu piegādi genoma inženierijai utt. ⁽⁴⁾.  

Rašanās Vakcīnas uz mRNS bāzes un ārstniecības līdzekļi tika papildināti ar pirmsklīnisko pētījumu rezultātiem. Tika konstatēts, ka šīs vakcīnas izraisa spēcīgu imūnreakciju pret infekcijas slimību mērķiem gripas vīrusa, Zikas vīrusa, trakumsērgas vīrusa un citu dzīvnieku modeļos. Daudzsološi rezultāti ir gūti arī, izmantojot mRNS vēža klīniskajos pētījumos ⁽⁵⁾. Apzinoties tehnoloģijas komerciālo potenciālu, nozares ir veikušas milzīgus ieguldījumus pētniecībā un attīstībā uz mRNS balstītām vakcīnām un zālēm. Piemēram, līdz 2018. gadam Moderna Inc., iespējams, jau ir ieguldījis vairāk nekā miljardu dolāru, bet vēl ir daudzu gadu attālumā no jebkura tirgota produkta. ⁽⁶⁾. Neskatoties uz saskaņotajiem centieniem izmantot mRNS kā terapeitisku modalitāti infekcijas slimību vakcīnās, vēža imūnterapijā, ģenētisko slimību ārstēšanā un proteīnu aizstājterapijās, mRNS tehnoloģijas pielietošana ir ierobežota tās nestabilitātes un noslieces dēļ uz nukleāzēm. MRNS ķīmiskā modifikācija nedaudz palīdzēja, taču intracelulārā piegāde joprojām bija šķērslis, lai gan mRNS piegādei tiek izmantotas uz lipīdu bāzes veidotas nanodaļiņas. ⁽⁷⁾. 

Reāls virziens uz mRNS tehnoloģijas progresu terapijas jomā tika panākts, pieklājīgi pieklājot neveiksmīgo situāciju, ko radīja visā pasaulē Covid-19 pandēmija. Drošas un efektīvas vakcīnas izstrāde pret SARS-CoV-2 kļuva par galveno prioritāti ikvienam. Tika veikts liela mēroga daudzcentrisks klīniskais pētījums, lai noskaidrotu COVID-19 mRNS vakcīnas BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) drošību un efektivitāti. Izmēģinājums sākās 10. gada 2020. janvārī. Pēc aptuveni vienpadsmit mēnešu ilga darba klīniskā pētījuma dati pierādīja, ka Covid-19 ir iespējams novērst, vakcinējot ar BNT162b2. Tas pierādīja koncepciju, ka uz mRNS balstīta vakcīna var nodrošināt aizsardzību pret infekcijām. Pandēmijas radītais bezprecedenta izaicinājums palīdzēja pierādīt, ka uz mRNS balstītu vakcīnu var izstrādāt ātri, ja ir pieejami pietiekami resursi ⁽⁸⁾. Moderna mRNS vakcīna pagājušajā mēnesī saņēma arī FDA atļauju ārkārtas lietošanai.

Gan COVID-19 mRNS vakcīnas ti, BNT162b2 no Pfizer/BioNTech un Mūsdienu mRNS-1273 tagad tiek izmantotas, lai vakcinētu cilvēkus saskaņā ar nacionālajiem vakcīnas ievadīšanas protokoliem ⁽⁹⁾.

Divu panākumi Covid-19 mRNS (Pfizer/BioNTech BNT162b2 un Moderna's mRNA-1273) vakcīnas klīniskajos pētījumos un to turpmākā apstiprināšana lietošanai ir pagrieziena punkts zinātnē un medicīnā. Tā ir pierādījusi, ka līdz šim nepierādīta, augsta potenciāla medicīnas tehnoloģija, ar kuru zinātnieku aprindas un farmācijas rūpniecība ir nodarbojusies gandrīz trīs gadu desmitus. ⁽¹⁰⁾.   

Jaunais entuziasms pēc šiem panākumiem noteikti uzkrās enerģiju pēc pandēmijas, un mRNS terapija vēl vairāk izrādīsies graujoša tehnoloģija, kas ievadīs jaunu ēru medicīnā un zāļu piegādes zinātnē.   

*** 

Atsauces  

1. Wolff, JA et al., 1990. Tieša gēnu pārnese peles muskuļos in vivo. Science 247, 1465–1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918  

2. Kaslova DC. Iespējama traucējoša tehnoloģija vakcīnu izstrādē: uz gēnu balstītas vakcīnas un to pielietojums infekcijas slimībām. 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. Developing mRNS-vaccine technologies. RNS bioloģija. 2012. gada 1. nov.; 9(11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269  

4. Sahin, U., Karikó, K. & Türeci, Ö. Uz mRNS balstīta terapija — jaunas zāļu klases izstrāde. 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. mRNS vakcīnas — jauns laikmets vakcinoloģijā. Nature Review Drug Discovery 17, 261–279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243 

6. Cross R., 2018. Vai mRNS var traucēt zāļu nozari? Publicēts 3. gada 2018. septembrī. Chemical & Engineering News, 96. sējums, 35. izdevums. Pieejams tiešsaistē https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Skatīts 27. gada 2020. decembrī.  

7. Wadhwa A., Aljabbari A. et al., 2020. Iespējas un izaicinājumi mRNS balstītu vakcīnu piegādē. Publicēts: 28. gada 2020. janvārī. Farmācija 2020, 12(2), 102; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102     

8. Polack F., Thomas S. et al., 2020. BNT162b2 mRNS Covid-19 vakcīnas drošība un efektivitāte. New England Journal of Medicine. Publicēts 10. gada 2020. decembrī. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577  

9. Sabiedrības veselība Anglijā, 2020. Norādījumi — nacionālais protokols COVID-19 mRNS vakcīnai BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Publicēts 18. gada 2020. decembrī. Pēdējo reizi atjaunināts 22. gada 2020. decembrī. Pieejams tiešsaistē: https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Skatīts 28. gada 2020. decembrī.   

10. Servick K., 2020. Nākamais mRNS izaicinājums: vai tas darbosies kā zāles? Zinātne. Publicēts 18. gada 2020. decembrī: sēj. 370, 6523. izdevums, 1388.-1389.lpp. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 Pieejams tiešsaistē plkst https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info  

***