Vaksin DNA dan mRNA
Dikemas kini padaMartina Feichter belajar biologi dengan farmasi subjek elektif di Innsbruck dan juga melibatkan diri dalam dunia tanaman perubatan. Dari situ tidak jauh dari topik perubatan lain yang masih memikatnya hingga ke hari ini. Dia dilatih sebagai wartawan di Axel Springer Academy di Hamburg dan telah bekerja di sejak 2007 - pertama sebagai penyunting dan sejak 2012 sebagai penulis bebas.
Lebih banyak mengenai pakar Semua kandungan diperiksa oleh wartawan perubatan.
Vaksin DNA dan mRNA mewakili vaksin generasi baru. Vaksin ini berfungsi dengan cara yang sama sekali berbeza daripada vaksin hidup dan mati yang terkenal. Ketahui seperti apa dan apa kelebihan dan risiko yang mungkin dibawa oleh vaksin DNA dan mRNA di sini!
Apakah vaksin mRNA dan DNA?
Vaksin mRNA yang disebut (pendek: vaksin RNA) dan vaksin DNA termasuk dalam kelas baru vaksin berasaskan gen. Mereka telah diteliti dan diuji secara intensif selama beberapa tahun. Setelah berlakunya pandemi korona, vaksin mRNA telah disetujui untuk imunisasi manusia untuk pertama kalinya. Prinsip tindakan mereka berbeza dengan bahan aktif sebelumnya.
Vaksin hidup dan mati klasik membawa patogen lemah atau mati atau tidak aktif atau bahagiannya ke dalam badan.Sistem kekebalan tubuh bertindak balas dengan membentuk antibodi khusus terhadap bahan asing ini, yang dikenal sebagai antigen. Orang yang diberi vaksin kemudian mengembangkan kekebalan terhadap patogen yang dimaksudkan.
Vaksin berasaskan gen baru (vaksin DNA dan mRNA) berbeza: Mereka hanya menyeludup cetak biru genetik untuk antigen patogen ke dalam sel manusia. Sel kemudian menggunakan petunjuk ini untuk mengumpulkan antigen itu sendiri, yang kemudian mencetuskan tindak balas imun tertentu. Ringkasnya: Dengan vaksin berasaskan gen, sebahagian daripada pengeluaran vaksin kompleks - pengekstrakan antigen - dipindahkan dari makmal ke sel manusia.
Selain vaksin DNA dan mRNA, vaksin berasaskan gen juga termasuk vaksin vektor yang disebut.
Apa itu DNA dan mRNA?
DNA singkatan bermaksud asid deoksiribonukleik. Ia adalah pembawa maklumat genetik di kebanyakan organisma, termasuk manusia. DNA adalah rantai dua helai dari empat blok bangunan (disebut pangkalan) yang disusun berpasangan - serupa dengan tangga tali. Susunan pasangan asas adalah kod untuk cetak biru, berdasarkan mana ribuan protein dihasilkan. Mereka adalah asas untuk struktur dan fungsi seluruh badan.
Untuk menghasilkan protein tertentu, sel pertama menggunakan enzim tertentu (polimerase) untuk membuat "salinan" segmen DNA dengan arahan pemasangan (gen) yang sesuai dalam bentuk mRNA helai tunggal (messenger ribonucleic acid). Proses ini dipanggil transkripsi. MRNA meninggalkan nukleus dan dibaca dalam plasma sel (sitoplasma). Protein tersebut disusun berdasarkan arahan pemasangan ini. Ini "terjemahan" cetak biru genetik ke dalam protein dipanggil terjemahan.
Bagaimana vaksin DNA dan mRNA berfungsi?
Vaksin DNA mengandungi cetak biru DNA (gen) untuk antigen dalam patogen. Sekiranya vaksin mRNA, cetak biru antigen ini sudah tersedia dalam bentuk mRNA. Dan inilah cara kerja imunisasi menggunakan vaksin DNA atau mRNA:
vaksin mRNA
MRNA boleh didapati "telanjang" dalam vaksin. Walau bagaimanapun, mRNA yang tidak dibungkus sangat sensitif dan rapuh. Tubuh juga memecahnya dengan cepat, terutamanya jika vaksin disuntik ke dalam otot. Oleh itu, mRNA sekurang-kurangnya stabil, contohnya oleh molekul protein khas.
Walau bagaimanapun, biasanya, cetak biru mRNA untuk antigen patogen terdapat dalam bungkusan. Di satu pihak, ini melindungi mRNA rapuh dan, di sisi lain, ini memudahkan penyerapan bahan genetik asing ke dalam sel badan. Pembungkusan boleh terdiri, misalnya, dari nanopartikel lipid, atau LNP untuk jangka pendek (lipid = lemak). Kadang kala mRNA asing juga dibungkus dalam liposom. Ini adalah vesikel kecil dengan fasa berair di dalamnya, yang dikelilingi oleh lapisan ganda lipid. Kerang ini secara kimia menyerupai membran sel.
Setelah mRNA asing diambil dalam sel, ia "dibaca" secara langsung di sitoplasma. Sel kemudian menghasilkan protein patogen (antigen) yang sesuai dan kemudian membawanya pada permukaan selnya sendiri. Sistem imun kemudian mengenali struktur asing dan memulakan tindak balas imun. Antara lain, tubuh kini menghasilkan antibodi yang sesuai. Ini membolehkan badan bertindak balas dengan cepat terhadap patogen itu sendiri sekiranya berlaku jangkitan "nyata". Utusan RNA yang diberi vaksin, pada gilirannya, dipecah semula dengan agak cepat.
Vaksin DNA
Rangka tindakan DNA antigen patogen biasanya pertama kali dibangun ke dalam plasmid yang tidak dapat membiak. Plasmid adalah molekul DNA kecil dan bulat yang biasanya terdapat dalam bakteria.
Plasmid menembusi sel-sel badan bersama dengan blueprint antigen. Dengan beberapa vaksin DNA, ini disokong oleh elektropori: Di tempat tusukan, denyutan elektrik ringkas digunakan untuk meningkatkan kebolehtelapan membran sel secara ringkas sehingga molekul yang lebih besar seperti DNA asing dapat melalui lebih mudah.
Blueprint DNA-antigen kemudian ditranskripsikan menjadi mRNA di nukleus sel. Ini meninggalkan inti dan diterjemahkan ke antigen yang sesuai dalam sitoplasma. Selalunya ia adalah protein permukaan patogen. Ia kemudian dimasukkan ke dalam cangkang sel. Protein asing ini di permukaan sel akhirnya memanggil sistem imun di tempat kejadian. Ini memancarkan reaksi pertahanan tertentu. Sekiranya orang yang diberi vaksin kemudian dijangkiti patogen yang sebenarnya, tubuh dapat melawannya dengan lebih cepat.
Adakah vaksin dapat menyelamatkan risiko?
Keprihatinan utama sesetengah orang ialah vaksin mRNA dan DNA boleh merosakkan atau mengubah genom manusia. Tetapi setakat ini tidak ada bukti mengenai perkara ini. Tidak ada bukti bahawa vaksinasi dapat menyebabkan penyakit seperti barah.
Bolehkah vaksin mRNA mengubah genom manusia?
Hampir mustahil vaksin mRNA dapat merosakkan atau mengubah genom manusia. Terdapat beberapa sebab untuk ini:
>> mRNA tidak masuk ke dalam nukleus sel: Di satu pihak, mRNA asing yang telah diseludup ke dalam sel dan DNA manusia berada di tempat yang berbeza - mRNA kekal di dalam plasma sel, sementara DNA manusia terletak di dalam sel inti. Ini dipisahkan dari sel oleh membran. Memang benar bahawa terdapat liang nuklear di mana mRNA dari nukleus sel memasuki plasma sel. Walau bagaimanapun, ini adalah proses yang kompleks yang hanya berjalan dalam satu arah. Tidak ada jalan kembali.
>> mRNA tidak dapat disatukan ke dalam DNA: Sebaliknya, mRNA dan DNA mempunyai struktur kimia yang berbeza. Oleh itu, mRNA sama sekali tidak dapat dimasukkan ke dalam genom manusia. Untuk melakukan ini, pertama sekali perlu ditulis semula dalam DNA. Langkah ini memerlukan enzim khas yang telah lama diketahui dari virus tertentu (retrovirus), tetapi juga berlaku pada sel manusia, seperti yang telah diketahui sejak beberapa lama. Oleh itu, apakah mungkin mRNA yang diberikan sebagai vaksin dapat ditukar menjadi DNA dan kemudian dimasukkan ke dalam genom manusia?
Mari kita pertimbangkan terlebih dahulu enzim retrovirus: Jenis virus ini (yang juga termasuk HIV patogen AIDS) mempunyai enzim transkripase terbalik dan integrase. Dengan bantuan mereka, virus dapat mentranskripsikan genom RNA mereka ke dalam DNA dan kemudian memasukkannya ke dalam genom DNA sel manusia yang dijangkiti.
Secara teorinya, hal-hal berikut dapat dibayangkan: Sekiranya seseorang yang dijangkiti virus RNA (seperti HIV) kebetulan mempunyai mRNA vaksin dan virus dalam sel badan, enzim virus di antara banyak kepingan mRNA manusia yang terdapat dalam sel setiap saat, dari semua perkara "memancing keluar" mRNA diperkenalkan sebagai vaksin dan mentranskripsikannya ke dalam DNA.
Agar ini dapat terjadi, yang mana tidak mungkin, faktor lain diperlukan: Transkripsi mRNA ke dalam DNA memerlukan urutan permulaan genetik (disebut "primer"), yang dibawa oleh virus RNA sendiri. Walau bagaimanapun, primer ini direka sedemikian rupa sehingga hanya genom RNA virus yang ditranskripsikan ke dalam DNA - dan bukan mRNA lain yang ada di dalam sel. Dan vaksin mRNA sendiri tidak mengandungi "primer".
Oleh itu, mustahil bahawa mRNA vaksin ditranskripsikan ke dalam DNA dengan cara ini dan kemudian dimasukkan ke dalam genom manusia.
Kesimpulan yang sama dapat dicapai jika seseorang melihat enzim manusia yang dapat mentranskripsikan RNA ke dalam DNA: Seperti yang disebutkan di awal, sel dapat menggunakan enzim polimerase untuk menerjemahkan DNA menjadi mRNA, yang kemudian berfungsi sebagai templat sintesis protein dalam plasma sel. . Walau bagaimanapun, polimerase mempunyai tugas lain juga: Sebelum pembelahan sel, mereka menduplikasi genom DNA manusia sehingga setiap sel anak perempuan yang dihasilkan kemudian menerima satu set lengkap maklumat genetik. Polimerase juga dapat memperbaiki kerosakan DNA.
Sejak sekian lama difikirkan bahawa polimerase hanya dapat menulis semula DNA menjadi mRNA dan DNA menjadi DNA. Namun sekarang diketahui, beberapa polimerase juga dapat mentranskripsikan RNA ke dalam DNA (seperti transkripase terbalik dari retrovirus). Yang terpenting, apa yang disebut polymerase theta mempunyai kemampuan ini. Tugas enzim ini adalah memperbaiki kerosakan DNA. Sekiranya, sebagai contoh, sekeping hilang dalam salah satu daripada dua helai segmen DNA, polimerase theta dapat menyusun semula bahagian yang hilang menggunakan helai tunggal kedua pelengkap DNA (iaitu terjemahan DNA-DNA).
Seperti yang baru-baru ini diketahui, enzim ini juga dapat menggunakan RNA sebagai templat dan menerjemahkannya ke dalam DNA - bahkan lebih efisien dan dengan lebih sedikit kesalahan daripada dapat menyalin DNA. Polimerase theta mungkin lebih suka menggunakan transkrip mRNA sebagai templat untuk memperbaiki kerosakan DNA.
Jadi bolehkah enzim mentranskripsikan mRNA yang diberikan sebagai vaksin ke dalam DNA? Dari sudut pandangan pakar, ini tidak mungkin berlaku, dan atas sebab yang sama mengapa enzim virus transkripase terbalik tidak dapat melakukan ini - urutan permulaan genetik yang diperlukan ("primer") tidak ada.
Bolehkah vaksin DNA mengubah genom manusia?
Keadaannya agak berbeza dengan apa yang disebut vaksin DNA. Strukturnya sepadan dengan DNA manusia. Walau bagaimanapun, para pakar menganggap tidak mungkin mereka benar-benar dimasukkan ke dalam genom manusia: Percubaan dan pengalaman bertahun-tahun dengan vaksin DNA yang telah diluluskan dalam perubatan veterinar tidak memberikan bukti mengenai hal ini.
Bolehkah vaksin mRNA dan DNA menyebabkan penyakit autoimun?
Bahaya di sini nampaknya tidak lebih tinggi daripada vaksin hidup dan mati klasik. Segala bentuk vaksinasi mempunyai kesan pengaktifan pada sistem imun. Dalam kes yang sangat jarang, ini sebenarnya boleh mengakibatkan reaksi autoimun. Selepas vaksinasi selesema babi, sekitar 1.600 orang kemudian mengalami narkolepsi. Memandangkan berjuta-juta dos vaksin yang diinokulasi, risikonya nampaknya tidak dapat diabaikan. Di samping itu, penyakit virus boleh menyebabkan penyakit autoimun.
Bolehkah vaksin mRNA dan DNA merosakkan saluran kuman?
Tidak. Mengikut pengetahuan semasa, bahan aktif vaksinasi tidak sampai ke sel telur dan sperma.
Manfaat vaksin DNA dan mRNA
Fakta bahawa industri farmaseutikal telah melabur banyak pekerjaan dan wang dalam pengembangan vaksin DNA dan mRNA selama bertahun-tahun disebabkan, antara lain, oleh fakta bahawa ia dapat dihasilkan dengan lebih murah dan, di atas semua, jauh lebih cepat daripada konvensional vaksin hidup dan mati. Untuk yang terakhir, pertama sekali perlu menanam patogen dengan cara yang sukar dan dalam kuantiti yang banyak, dan kemudian untuk mendapatkan antigennya.
Dalam kes vaksin berasaskan gen seperti vaksin DNA dan mRNA, orang yang diberi vaksin bertanggungjawab menghasilkan antigen itu sendiri. Rangka tindakan antigen genetik yang diberikan sebagai vaksinasi dapat dihasilkan dengan cepat dan mudah dalam jumlah yang mencukupi dan - jika patogen diubah secara genetik (bermutasi) - cepat disesuaikan.
Kelebihan lain ialah bahan genetik asing yang dipindahkan tidak kekal di dalam badan secara kekal. Ia dipecah oleh badan atau hilang ketika sel-selnya rosak secara semula jadi. Oleh itu, antigen asing hanya dihasilkan dalam masa yang singkat. Walau bagaimanapun, jangka masa ini cukup untuk tindak balas imun.
Sekiranya anda membandingkan vaksin DNA dan mRNA antara satu sama lain, yang terakhir mempunyai beberapa kelebihan: Penggabungan secara tidak sengaja ke dalam genom manusia lebih kecil kemungkinannya berbanding dengan vaksin DNA. Sebagai tambahan, penambah kuat (adjuvan) biasanya harus ditambahkan ke vaksin DNA sehingga mereka memicu tindak balas imun yang berkesan.
Vaksin DNA dan mRNA: Penyelidikan Semasa
Para saintis telah meneliti perkembangan vaksin DNA dan mRNA selama beberapa tahun atau beberapa dekad. Sebagai sebahagian daripada wabak coronavirus, pihak berkuasa yang bertanggungjawab - di EU ini adalah European Medicines Agency EMA - akhirnya meluluskan vaksin mRNA untuk digunakan pada manusia untuk pertama kalinya.
Selain vaksin yang sudah ada dari BioNTech / Pfizer dan Moderna, vaksin berasaskan mRNA lain juga sedang diuji. Beberapa projek kembali menumpukan pada vaksin DNA terhadap korona.
Tetapi bukan hanya vaksin DNA dan mRNA yang berada dalam senarai calon calon vaksin terhadap Sars-CoV-2. Para saintis dan syarikat farmaseutikal juga mengusahakan vaksin vektor, serta vaksin hidup dan mati konvensional. Anda juga dapat mengetahui semua yang perlu anda ketahui dalam artikel kami "Vaksinasi Coronavirus".
Sebagai tambahan, syarikat farmaseutikal sedang mengerjakan vaksin DNA terhadap sekitar 20 penyakit yang berlainan, termasuk selesema, AIDS, hepatitis B, hepatitis C dan barah serviks (biasanya disebabkan oleh jangkitan dengan virus HPV). Ini juga merangkumi calon vaksin terapeutik, iaitu calon yang sudah dapat diberikan kepada orang yang sakit (mis. Pesakit barah).
Pelbagai vaksin mRNA, misalnya melawan selesema, rabies dan virus Zika, juga sedang diusahakan secara intensif.
Tags.: pencegahan khasiat bayi kecil
