Αρχική Ενημέρωση Κορονοϊός Τεχνολογία των mRNA Εμβολίων: Όλα Όσα Πρέπει να Γνωρίζετε

Τεχνολογία των mRNA Εμβολίων: Όλα Όσα Πρέπει να Γνωρίζετε

0
78

Τα εμβόλια αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι των προγραμμάτων δημόσιας υγείας εδώ και αρκετά χρόνια. Χωρίς αμφιβολία έχουν βοηθήσει στον περιορισμό της εξάπλωσης ή ακόμα και την εξάλειψη αρκετών λοιμώξεων. Λοιμώξεις όπως η πολιομυελίτιδα, η ηπατίτιδα Β και η ιλαρά είναι πλέον εξαιρετικά σπάνιες στα παιδιά, ενώ μέσω των εμβολίων έχουν περιοριστεί σημαντικά και αρκετά περιστατικά γρίπης ή πνευμονίας στους ενήλικες.

Ο ιός SARS-CoV-2 που εμφανίστηκε για πρώτη φορά στα τέλη του 2019, εξαπλώθηκε ταχύτατα σε όλες τις χώρες του κόσμου. Το γεγονός αυτό δημιούργησε την ανάγκη για ένα αποτελεσματικό εμβόλιο, το οποίο θα μπορεί να ανακόψει την εξάπλωση του ιού, περιορίζοντας παράλληλα και τα συμπτώματα που προκαλεί ο τελευταίος στα άτομα που μολύνει. Τα εμβόλια mRNA ήταν αυτά που κατάφεραν να επιτύχουν και τους δύο παραπάνω στόχους. Δεκαετίες έρευνας και κλινικών δοκιμών με συνθετικά mRNA ως θεραπείες για τον καρκίνο ή λοιμώξεις όπως η γρίπη, η ελονοσία και η λύσσα, τελικά απέδωσαν καρπούς καθώς τόσο η Moderna όσο και η Pfizer/BioNTech κατάφεραν να αναπτύξουν αποτελεσματικά mRNA εμβόλια για την COVID-19. Μετά την επιτυχία της παραπάνω προσέγγισης, εμβόλια που χρησιμοποιούν την παραπάνω τεχνολογία δοκιμάζονται πλέον και σε άλλες παθήσεις, όπως ο καρκίνος και το AIDS.

Η Ανάπτυξη Εμβολίων με τη Χρήση Συνθετικού mRNA

Το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) είναι ένα φυσικό μόριο που βρίσκεται σε όλα τα κύτταρα του ανθρώπου. Υπάρχουν αρκετά διαφορετικά είδη RNA, καθένα από τα οποία έχει ξεχωριστή λειτουργία στο κύτταρο. Όπως φαίνεται και από το όνομά του, το mRNA (messenger RNA) λειτουργεί ως αγγελιαφόρος στα κύτταρα του ανθρώπου. Το μόριο αυτό κωδικοποιεί μοναδικές αλληλουχίες οι οποίες πληροφορούν το κύτταρο ποιες πρωτεΐνες πρέπει να κατασκευάσει και πότε. Το mRNA δημιουργείται στον πυρήνα του κυττάρου από το DNA, μέσω μίας διαδικασίας που λέγεται μεταγραφή. Ακολούθως μεταφέρεται στο κυτταρόπλασμα όπου η πληροφορία αυτή «διαβάζεται» και μεταφράζεται από τους μηχανισμούς παραγωγής πρωτεϊνών του κυττάρου. Το αποτέλεσμα της παραπάνω μετάφρασης είναι η παραγωγή μίας πρωτεΐνης η οποία μπορεί να είναι είτε ένζυμο, αντίσωμα, ορμόνη ή δομικό συστατικό του κυττάρου.

Πριν από περίπου 40 χρόνια, επιστήμονες διαπίστωσαν ότι μπορούν να μιμηθούν τους μηχανισμούς της μεταγραφής και να κατασκευάσουν συνθετικά mRNA χωρίς να χρησιμοποιούν κύτταρα. Η διαδικασία αυτή, γνωστή ως in-vitro μεταγραφή, μπορεί να δημιουργήσει αρκετά μόρια mRNA από μία αλληλουχία DNA στο δοκιμαστικό σωλήνα. Προκειμένου να επιτευχθεί ο παραπάνω στόχος χρησιμοποιείται ένα ένζυμο (RNA πολυμεράση) και νουκλεοτίδια (οι δομικές μονάδες του RNA και του DNA). Όταν τα παραπάνω αναμιχθούν, η πολυμεράση διαβάζει την έλικα του DNA και μεταφράζει τον κώδικα σε mRNA συνδέοντας τα νουκλεοτίδια με τη σωστή σειρά.

Όταν το mRNA που έχει παραχθεί με την παραπάνω μέθοδο εισέλθει σε ένα κύτταρο, «διαβάζεται» κανονικά από τους μηχανισμούς παραγωγής πρωτεϊνών του κυττάρου και μεταφράζεται σαν να είχε παραχθεί φυσικά από τον οργανισμό. Θεωρητικά, η παραπάνω διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή οποιασδήποτε πρωτεΐνης μάς ενδιαφέρει. Στα εμβόλια, η πρωτεΐνη που κωδικοποιεί συνήθως το mRNA είναι κάποιο αντιγόνο του παθογόνου. Μόλις μεταφραστεί το mRNA, το αντιγόνο αυτό προκαλεί ανοσιακή απόκριση η οποία τελικά μπορεί να μας προστατεύσει από τον ιό. Το mRNA έχει μικρή διάρκεια ζωής και δεν μπορεί να επηρεάσει το DNA του κυττάρου. Κατά συνέπεια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς κινδύνους στην ανάπτυξη εμβολίων και θεραπειών.

Ένα μεγάλο πλεονέκτημα της in vitro μεταγραφής είναι ότι δεν χρειάζεται κύτταρα για την παραγωγή του mRNA. Τα εμβόλια που χρησιμοποιούν την παραπάνω τεχνολογία έχουν, φυσικά, και άλλα πλεονεκτήματα συγκριτικά με τα υπόλοιπα εμβόλια. Αρχικά, είναι πολύ πιο ασφαλή και μπορούν να παραχθούν μαζικά πολύ πιο εύκολα. Ενδεικτικά, η Moderna χρειάστηκε μόλις 25 ημέρες για να κατασκευάσει την 1η παρτίδα του εμβολίου της που εξετάστηκε σε κλινικές δοκιμές το Μάρτιο του 2020.

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας αυτή είναι ότι, καθώς δεν χρησιμοποιεί κύτταρα, μπορεί να τροποποιηθεί πολύ εύκολα για την ανάπτυξη νέων θεραπειών ή εμβολίων για άλλες νόσους. Αντικαθιστώντας την έλικα του DNA που χρησιμοποιείται ως βάση, οι φαρμακευτικές εταιρίες μπορούν να παρασκευάσουν διαφορετικά εμβόλια ή θεραπείες. Το γεγονός αυτό διευκολύνει την παραγωγή νέων εμβολίων σε μεγάλη κλίμακα, επιτρέποντας έτσι να αντιμετωπίσουμε άμεσα ένα νέο παθογόνο σε μία μελλοντική πανδημία.

Πώς Λειτουργούν τα Εμβόλια mRNA;

Τα εμβόλια mRNA που χρησιμοποιούμε σήμερα έχουν βασιστεί σε δεκαετίες έρευνας, σχεδιασμού και βελτιστοποίησης. Οι μηχανισμοί μέσω των οποίων το συνθετικό RNA μεταφράζεται από τα κύτταρα είναι ιδιαίτερα σημαντικοί στην ανάπτυξη αποτελεσματικών εμβολίων. Τυπικά, το mRNA κωδικοποιεί ένα αντιγόνο του ιού. Στα mRNA εμβόλια της COVID-19, η αλληλουχία κωδικοποιεί το τμήμα της πρωτεΐνης ακίδας του SARS-CoV-2 που προσδένεται στα κύτταρα του ανθρώπου. Τα παραπάνω μόρια mRNA περικλείονται σε πολύ μικρές δομές που αποτελούνται από λιπίδια. Το λιπιδικό αυτό περίβλημα εξυπηρετεί 2 σκοπούς: προστατεύει το mRNA από την αποδόμηση και διευκολύνει την είσοδό του στα κύτταρα. Μόλις βρεθεί στο κυτταρόπλασμα, το mRNA μεταφράζεται στο αντιγόνο που κωδικοποιεί, προκαλώντας έτσι ανοσιακή απόκριση.

Η παραπάνω διαδικασία τελικά «εκπαιδεύει» το ανοσοποιητικό σύστημα, το οποίο χρειάζεται μερικές εβδομάδες μέχρι να ωριμάσει και να κατασκευάσει τα κατάλληλα κύτταρα. Τα εμβόλια mRNA μπορούν να ενεργοποιήσουν και τα δύο μέρη του συστήματος της επίκτητης ανοσίας, τα οποία είναι εξίσου σημαντικά για την προστασία από τον ιό. Η χυμική ανοσία (Β λεμφοκύτταρα) παράγει αντισώματα, ενώ η κυτταρική ανοσία (Τ λεμφοκύτταρα) καταστρέφει τα κύτταρα που έχουν μολυνθεί με τον ιό. Η προσέγγιση που χρησιμοποιείται σήμερα στα mRNA εμβόλια της COVID-19 περιλαμβάνει 2 δόσεις. Η δεύτερη δόση έχει ως στόχο να ενισχύσει την απόκριση της επίκτητης ανοσίας για τον ιό SARS-CoV-2.

Ένα άλλο είδος mRNA εμβολίου, γνωστό ως self-amplifying RNA, μπορεί να επιτύχει τους παραπάνω στόχους χρησιμοποιώντας μικρότερη ποσότητα mRNA. Το mRNA στα εμβόλια αυτά έχει τη δυνατότητα να δημιουργεί αντίγραφα της αλληλουχίας του, επομένως μπορούν να δημιουργηθούν περισσότερα αντιγόνα με μικρότερη δόση. Σήμερα, δεν έχει εγκριθεί ακόμα κάποιο εμβόλιο που χρησιμοποιεί την τελευταία τεχνολογία, ωστόσο αρκετά από αυτά βρίσκονται στο στάδιο των κλινικών δοκιμών.

mRNA Εμβόλια για Άλλες Νόσους

Η τεχνολογία του mRNA παρουσιάζει σήμερα μεγάλη άνθηση. Η αυξημένη χρηματοδότηση, αλλά και η συνεργασία πανεπιστημίων και φαρμακευτικών εταιριών έχει καταστήσει ρεαλιστική τη μαζική παραγωγή εμβολίων που χρησιμοποιούν την τεχνολογία του mRNA. Η επιτυχία των εμβολίων της Moderna και της Pfizer/BioNTech έχει δώσει νέα πνοή στην έρευνα για το mRNA.

Τόσο η τεχνολογία του mRNA όσο και αυτή του self-amplifying RNA εξετάζονται σήμερα για διάφορες λοιμώξεις μεταξύ των οποίων η γρίπη, ο αναπνευστικός συγκυτιακός ιός, η λύσσα, ο Ebola, η ελονοσία και ο HIV-1. Η τεχνολογία του mRNA ανοίγει επίσης αρκετές επιλογές για την ανάπτυξη ανοσοθεραπειών που θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην αντιμετώπιση του καρκίνου. Όπως φαίνεται αυτή τη στιγμή, η τεχνολογία αυτή θα αποτελέσει αναπόσπαστο κομμάτι για την ανάπτυξη φαρμάκων και εμβολίων στο μέλλον.