COVID-19 открыл множество возможностей для различных организаций по созданию новых компонентов вакцин и тестированию различных технологических подходов. Когда подошло время заключительной фазы испытаний вакцин Pfizer/BioNTech и Moderna, была продемонстрирована поразительная эффективность в 95 %, что укрепило надежду людей с начала пандемии. Вскоре после этого борьба с вирусом SARS-CoV-2 действительно раскрыла потенциал технологии мРНК.
Технология мРНК может казаться новой для широкой общественности, однако исследователи делали на нее ставку уже довольно долгое время. Она не только продемонстрировала потенциал исключительной безопасности и эффективности против SARS-CoV-2, но и показывает многообещающие результаты в борьбе с другими инфекционными заболеваниями.
Рисунок 1. Как работают мРНК-вакцины.
Источник: презентация Национальных институтов здравоохранения (NIH) на слушаниях в Сенате (09 сентября 2020 г.).
В контексте COVID-19 мРНК-вакцины дают клеткам инструкцию создавать белки, которые вызывают иммунный ответ, вырабатывая антитела, обеспечивающие защиту от будущей инфекции.
История мРНК-вакцин восходит к началу 1990-х годов, когда Каталин Карико — исследователь из Пенсильванского университета, начала тестировать технологию мРНК в качестве формы генной терапии (нажмите здесь, чтобы узнать, как работает генная терапия).
Рисунок 2. Хронология ключевых открытий в области РНК-терапии.
Множество важных открытий привело к формированию области РНК-терапии (рис. 2). С тех пор бесчисленные исследования и эксперименты, активно развивавшиеся на протяжении многих лет, привели к стремительному росту потенциала технологии мРНК в настоящее время.
В отличие от традиционных вакцин, производство которых путем выращивания ослабленных форм вируса может занимать месяцы, РНК-вакцины могут производиться значительно быстрее с использованием генетической последовательности патогена и других компонентов. Ниже приведены некоторые из разнообразных сфер применения технологии мРНК.
Лечение колоректального рака
Исследования того, может ли технология мРНК предотвратить рецидив колоректального рака, все еще продолжаются. Известно, что хирургическое вмешательство является стандартным методом лечения для многих пациентов с колоректальным раком, однако раковые клетки могут оставаться в организме после удаления опухоли. Эти оставшиеся раковые клетки выделяют ДНК в кровоток, которая называется циркулирующей опухолевой ДНК (ctDNA). Ткань опухоли отправляется в специализированную лабораторию, где ее исследуют на наличие генетических мутаций, стимулирующих рост рака. После выявления мутаций они ранжируются от наиболее распространенных к наименее распространенным, и на основе этого рейтинга создается мРНК-вакцина. мРНК инструктирует клетки пациента вырабатывать фрагменты белков на основе генетических мутаций опухоли, выявленных в ходе тестирования. Затем иммунная система ищет другие клетки с мутировавшими белками и уничтожает все оставшиеся циркулирующие опухолевые клетки.
Рисунок 3. Конструкция мРНК-вакцины.
Лечение аутоиммунных заболеваний
Немецкие исследователи использовали технологию мРНК для снижения активности заболевания у мышей с экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом (EAE) — заболеванием, похожим на рассеянный склероз. Пациентам часто назначают иммуносупрессивные препараты для контроля симптомов, однако эти препараты могут вызывать побочные эффекты. Поэтому исследовательская группа создала мРНК-вакцину, которая повысила толерантность иммунных клеток и уменьшила повреждения без нарушения нормального функционирования иммунной системы.
Рисунок 4. Индукция толерантности с помощью противовоспалительной мРНК-вакцины.
Генная терапия
Генная терапия представляет собой важную стратегию лечения пораженных клеток. Однако традиционная генная терапия может быть сопряжена с определенными рисками. В исследовании, проведенном доцентами Центра биологии болезней и интегративной медицины Высшей медицинской школы Токийского университета, использовалась полимерная мицеллярная система доставки лекарств (DDS) для создания новой системы доставки мРНК. Используя мРНК для генной терапии, исследовательская группа успешно стимулировала регенерацию тканей обонятельных нервных волокон и восстановление обонятельной функции у животных с нарушениями обоняния. Это открыло путь к использованию мРНК в рамках генной терапии на основе мРНК во множестве областей применения при неврологических расстройствах.
Рисунок 5. Генная терапия с использованием наномашины, нагруженной мРНК.
Лечение болезни Лайма, передаваемой клещами
Для опасного для жизни вируса Повассан в настоящее время не существует известных методов профилактики или лечения. Этот передающийся клещами вирус, способный вызывать энцефалит у людей, хотя и встречается редко, циркулирует в Северной Америке и России. Новая вакцина против вируса Повассан состоит из вирусной мРНК, инкапсулированной в липидные наночастицы — это приводит к образованию субвирусных частиц, которые формируют иммунный ответ и обеспечивают защиту. Вакцина на основе мРНК показала хорошие результаты против вируса Повассан: она обладала высокой иммуногенностью и обеспечивала защиту от нескольких представителей этого семейства.
Рисунок 6. мРНК-вакцина защищает мышей от множественных флавивирусных инфекций, передаваемых клещами.
AC2-4S9-NS
LA2-4A2-E
Боксы биологической безопасности (BSC) Esco активно используются при производстве мРНК-вакцин против COVID-19 в США. Мы будем рады стать вашим партнером в поставке передовых боксов биологической безопасности и лабораторного оборудования для ваших исследований в области мРНК. Esco предлагает быстрые сроки поставки стандартных моделей (1 неделя) и разумные сроки для специализированного лабораторного оборудования в соответствии с вашими конкретными потребностями.
Список литературы:
[1] Новая система генной терапии с использованием матричной РНК (мРНК). (03 марта 2015 г.). Токийский университет.
https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/articles/a_00351.html
[2] Carter, D. (2021). Могут ли мРНК-вакцины использоваться для лечения рака? Онкологический центр Андерсона (Anderson Cancer Center).
https://www.mdanderson.org/cancerwise/can-mrna-vaccines-like-those-used-for-covid-19-be-used-in-cancer-care.h00-159457689.html
[3] Copur, M. S. (2021). Вакцины на основе матричной РНК: начало новой эры в иммунотерапии рака.
https://www.cancernetwork.com/view/messenger-rna-vaccines-beckoning-of-a-new-era-in-cancer-immunotherapy
[4] Может ли мРНК-вакцина защитить от новых клещевых вирусов? (2019). Информационный центр по инфекционным заболеваниям (Infectious Diseases Hub).
https://www.id-hub.com/2018/12/18/mrna-vaccine-protective-emerging-tick-borne-viruses/
[5] Fox, M. (2021). Доказав свою эффективность против коронавируса, мРНК способна на гораздо большее.
https://edition.cnn.com/2021/06/01/health/mrna-vaccines-covid-future/index.html
[6] Глобальный институт аутоиммунных заболеваний (Global Autoimmune Institute). (28 января 2021 г.). Потенциальное лечение аутоиммунных заболеваний с помощью мРНК.
https://www.autoimmuneinstitute.org/articles/mrna-treatment-multiple-sclerosis/
[7] Kim, Y.K. (2020). РНК-терапия: текущее состояние и будущий потенциал. 2020 PubMed Central (PMC).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7250668/
[8] VanBlargan, L. et.al. (2018). мРНК-вакцина защищает мышей от множественных флавивирусных инфекций, передаваемых клещами.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6353567/#abs0015title
[9] Wardell, C. (2021). мРНК-вакцины формируют иммунную толерантность.
https://www.nature.com/articles/s41587-021-00880-0
[10] Zon, G. (2019, 24 июня). Резкий рост числа случаев болезни Лайма передан на рассмотрение Конгресса США как серьезная угроза для здоровья. Колонка «В фокусе с Зоном».
http://zon.trilinkbiotech.com/2019/06/25/surge-in-lyme-disease-cases-reported-to-u-s-congress-as-a-serious-health-concern/