Вакцины на основе нуклеиновых кислот используют мРНК, чтобы дать клеткам инструкции о том, как производить желаемый белок. Свободное право / iStock через Getty Images

Две наиболее успешные вакцины против коронавируса, разработанные в США — вакцины Pfizer и Moderna — являются мРНК-вакцинами. Идея использования генетического материала для создания иммунного ответа открыла целый мир исследований и потенциальных медицинских применений, недоступных традиционным вакцинам. Дебора Фуллер — микробиолог. в Вашингтонском университете, который занимается изучением генетических вакцин более 20 лет. Мы говорили с ней о будущее мРНК-вакцин для подкаста The Conversation Weekly. Ниже приведены выдержки из этого разговора, которые были отредактированы для увеличения длины и ясности.

Как долго разрабатываются генные вакцины?

Этот тип вакцины находится в разработке о 30 лет. Вакцины на основе нуклеиновых кислот основаны на идее, что ДНК создает РНК, а затем РНК создает белки. Для любого данного белка, зная его генетическую последовательность или код, мы можем создать молекулу мРНК или ДНК, которая побуждает клетки человека начать ее производить.

Когда мы впервые подумали об идее введения генетического кода в чьи-то клетки, мы изучали как ДНК, так и РНК. Сначала мРНК-вакцины работали не очень хорошо. Они были нестабильны и они вызывали довольно сильные иммунные реакции, которые не обязательно желательно. В течение очень долгого времени ДНК-вакцины занимали первое место. первые клинические испытания были с ДНК-вакциной.

Но около семи или восьми лет назад мРНК-вакцины стали играть ведущую роль. Исследователи решили множество проблем, в частности нестабильность - и обнаружил новые технологии доставки мРНК в клетки и способы модификации кодирующей последовательности для сделать вакцины более безопасными для людей.

Как только эти проблемы были решены, технология действительно могла стать революционным инструментом для медицины. Это было как раз тогда, когда появился COVID-19.

Чем вакцины на основе нуклеиновых кислот отличаются от традиционных вакцин?

Большинство вакцин вызывают реакцию антител. Антитела являются основным иммунным механизмом, который блокирует инфекции. Когда мы начали изучать вакцины на основе нуклеиновых кислот, мы обнаружили, что, поскольку эти вакцины экспрессируются в наших клетках, они также очень эффективен для индукции Т-клеточного ответа. Это открытие действительно заставило задуматься о том, как исследователи могут использовать вакцины на основе нуклеиновых кислот не только для лечения инфекционных заболеваний, но и для иммунотерапии рака и хронических инфекционных заболеваний, таких как ВИЧ, гепатит В и герпес, а также аутоиммунных заболеваний и даже для генной терапии. .

Как вакцина может лечить рак или хронические инфекционные заболевания?

Ответы Т-клеток очень важны для выявления клеток, инфицированных хроническими заболеваниями, и аберрантных раковых клеток. Они также играют большую роль в устранении этих клеток из организма.

Когда клетка становится раковой, она начинает вырабатывать неоантигены. В нормальных случаях иммунная система обнаруживает эти неоантигены, распознает, что с клеткой что-то не так, и устраняет это. Причина, по которой у некоторых людей появляются опухоли, заключается в том, что их иммунная система не совсем способна уничтожать опухолевые клетки, поэтому клетки размножаются.

Цель мРНК- или ДНК-вакцины состоит в том, чтобы сделать ваше тело более способным распознавать очень специфические неоантигены, которые производит раковая клетка. Если ваша иммунная система сможет распознавать и видеть их лучше, она атакуют раковые клетки и удаляют их из организма.

Эту же стратегию можно применить к ликвидация хронических инфекций как ВИЧ, гепатит B и герпес. Эти вирусы поражают организм человека и остаются в нем навсегда, если только иммунная система не уничтожит их. Подобно тому, как вакцины на основе нуклеиновых кислот могут обучать иммунную систему уничтожению раковых клеток, их можно использовать для обучения наших иммунных клеток распознаванию и уничтожению хронически инфицированных клеток.

Каков статус этих вакцин?

Некоторые из самых первых клинических испытаний вакцин на основе нуклеиновых кислот были проведены в 1990-х годах. были для ракаособенно для меланома.

Сегодня есть количество текущих клинических испытаний мРНК для лечения меланомы, рака предстательной железы, рака яичников, рака молочной железы, лейкемии, глиобластомы и других, и были получены некоторые многообещающие результаты. Moderna недавно объявила о многообещающих результатах своей фазы 1 испытаний с использованием мРНК для лечение солидных опухолей и лимфом

Кроме того, в настоящее время проводится множество испытаний ДНК-вакцин против рака, потому что ДНК-вакцины особенно эффективен в индукции Т-клеточных ответов. Недавно компания Inovio продемонстрировала значительное влияние вируса папилломы человека на рак шейки матки у женщин. с помощью ДНК-вакцины.

Могут ли вакцины на основе нуклеиновых кислот лечить аутоиммунные заболевания?

Аутоиммунные расстройства возникают, когда иммунные клетки человека фактически атакуют часть собственного тела человека. Примером этого является рассеянный склероз. Если у вас рассеянный склероз, собственные иммунные клетки атакуют миелин, белок, который покрывает нервные клетки в мышцах.

Чтобы устранить аутоиммунное заболевание, нужно модулировать ваши иммунные клетки, чтобы они не атаковали ваши собственные белки. В отличие от вакцин, цель которых — стимулировать иммунную систему к лучшему распознаванию чего-либо, лечение аутоиммунных заболеваний направлено на то, чтобы ослабить иммунную систему, чтобы она перестала атаковать то, чего не должна. Недавно исследователи создали мРНК-вакцину, кодирующую миелиновый белок с немного измененными генетическими инструкциями, чтобы он не стимулировал иммунный ответ. Вместо того, чтобы активировать нормальные Т-клетки, усиливающие иммунный ответ, вакцина заставила организм продуцируют Т-регуляторные клетки которые специфически подавляли только Т-клетки, атакующие миелин.

Многие заболевания возникают, когда у людей возникают мутации или отсутствуют определенные гены, и вакцины на основе нуклеиновых кислот могут служить временной заменой недостающих генов. ttsz/iStock через Getty Images

Есть ли другие применения новой вакцинной технологии?

Последнее приложение на самом деле является одним из первых, о чем исследователи подумали об использовании вакцин ДНК и мРНК для: генной терапии. Некоторые люди рождаются без определенных генов. Цель генной терапии состоит в том, чтобы снабдить клетки недостающими инструкциями, необходимыми им для производства важного белка.

Прекрасным примером этого является кистозный фиброз, генетическое заболевание, вызванное мутациями в одном гене. Используя ДНК или мРНК-вакцину, исследователи изучают возможность существенной замены отсутствующего гена и предоставления возможности чьему-то телу временно производят недостающий белок. Как только белок присутствует, симптомы могут исчезнуть, по крайней мере, временно. мРНК не будет долго сохраняться в организме человека, не будет интегрироваться в геномы людей или каким-либо образом изменять геном. Поэтому потребуются дополнительные дозы, когда эффект исчезнет.

Исследования показали, что эта концепция осуществима, но она все еще нуждается в доработке.

Об авторе

Дебора Фуллер, профессор микробиологии медицинского факультета, Университет Вашингтона

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Похожие книги:

Тело ведет счет: мозг, разум и тело в исцелении травмы

Бессель ван дер Колк

Эта книга исследует связи между травмой и физическим и психическим здоровьем, предлагая идеи и стратегии для исцеления и восстановления.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Дыхание: новая наука об утерянном искусстве

Джеймс Нестор

Эта книга исследует науку и практику дыхания, предлагая идеи и методы для улучшения физического и психического здоровья.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Парадокс растений: скрытые опасности «здоровой» пищи, вызывающие болезни и увеличение веса

Стивен Р. Гандри

Эта книга исследует связи между диетой, здоровьем и болезнями, предлагая идеи и стратегии для улучшения общего состояния здоровья и хорошего самочувствия.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Код иммунитета: новая парадигма настоящего здоровья и радикального омоложения

Джоэл Грин

Эта книга предлагает новый взгляд на здоровье и иммунитет, опираясь на принципы эпигенетики и предлагая идеи и стратегии для оптимизации здоровья и старения.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

Полное руководство по голоданию: исцелите свое тело с помощью прерывистого, чередующегося и длительного голодания

д-р Джейсон Фанг и Джимми Мур

Эта книга исследует науку и практику голодания, предлагая идеи и стратегии для улучшения общего состояния здоровья и хорошего самочувствия.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа