mRNA vakcína COVID-19: míľnik vo vede a zmena hry v medicíne

Vírusové proteíny sú podávané ako antigén vo forme vakcíny a imunitný systém organizmu vytvára protilátky proti danému antigénu, čím poskytuje ochranu pred prípadnou budúcou infekciou. Je zaujímavé, že je to prvýkrát v histórii ľudstva, čo sa samotná zodpovedajúca mRNA podáva vo forme vakcíny, ktorá využíva bunkový aparát na expresiu/transláciu antigénu/proteínu. To účinne premení bunky tela na továreň na produkciu antigénu, ktorý zase poskytuje aktívny imunita tvorbou protilátok. Zistilo sa, že tieto mRNA vakcíny sú bezpečné a účinné v klinických štúdiách na ľuďoch. A teraz COVID-19 mRNA vakcína BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) sa podáva ľuďom podľa protokolu. Ako prvá riadne schválená mRNA vakcína je to míľnik vo vede, ktorý odštartoval novú éru v lekárstva a dodávanie liekov. To by mohlo čoskoro vidieť uplatnenie mRNA technológie na liečbu rakoviny, sortiment vakcín proti iným ochoreniam, a tým možno aj zmena praxe medicíny a v budúcnosti úplne formovať farmaceutický priemysel.  

Ak je proteín potrebný vo vnútri bunky na liečbu chorobného stavu alebo na to, aby pôsobil ako antigén na rozvoj aktívnej imunity, tento proteín musí byť do bunky bezpečne doručený v neporušenej forme. Toto je stále náročná úloha. Mohol by byť proteín exprimovaný priamo do bunky injekciou zodpovedajúcej nukleovej kyseliny (DNA alebo RNA), ktorá potom využíva bunkový aparát na expresiu? 

Skupina výskumníkov vytvorila myšlienku lieku kódovaného nukleovou kyselinou a prvýkrát v roku 1990 preukázala, že priama injekcia mRNA do myšacieho svalu viedlo k expresii kódovaného proteínu vo svalových bunkách⁽¹⁾. Tým sa otvorili možnosti génových terapií, ako aj génových vakcín. Tento vývoj bol považovaný za prevratnú technológiu, s ktorou sa budú porovnávať budúce technológie vakcín ⁽²⁾.

Myšlienkový proces sa rýchlo zmenil z „génového“ na „mRNAprenos informácií, pretože mRNA ponúkala niekoľko výhod v porovnaní s DNA keďže mRNA sa ani neintegruje do genómu (teda žiadna škodlivá genómová integrácia), ani sa nereplikuje. Obsahuje iba prvky priamo potrebné na expresiu proteínu. Rekombinácia medzi jednovláknovou RNA je zriedkavá. Okrem toho sa rozpadá v priebehu niekoľkých dní v bunkách. Vďaka týmto vlastnostiam je mRNA vhodnejšia ako bezpečná a prechodná molekula nesúca informácie, ktorá pôsobí ako vektor pre vývoj vakcíny založenej na génoch ⁽³⁾. S pokrokom v technológii, ktorý sa týka najmä syntézy umelo vytvorených mRNA so správnymi kódmi, ktoré by mohli byť dodané do buniek na expresiu proteínov, sa rozsah ďalej rozšíril z vakcíny na terapeutické lieky. Využitie mRNA začalo získavať pozornosť ako trieda liekov s potenciálnou aplikáciou v oblastiach imunoterapie rakoviny, vakcín proti infekčným chorobám, indukcie pluripotentných kmeňových buniek na báze mRNA, dodania dizajnových nukleáz pre genómové inžinierstvo s pomocou mRNA atď. ⁽⁴⁾.  

Vznik vakcíny na báze mRNA a terapeutiká získali ďalšie doplnenie výsledkami z predklinických štúdií. Zistilo sa, že tieto vakcíny vyvolávajú silnú imunitnú odpoveď proti cieľom infekčných chorôb na zvieracích modeloch vírusu chrípky, vírusu Zika, vírusu besnoty a ďalších. Sľubné výsledky sa dosiahli aj pri použití mRNA v klinických štúdiách rakoviny ⁽⁵⁾. Uvedomujúc si komerčný potenciál technológie, priemyselné odvetvia investovali obrovské investície do výskumu a vývoja do vakcín a liekov na báze mRNA. Napríklad do roku 2018 mohla spoločnosť Moderna Inc. investovať už viac ako miliardu dolárov, zatiaľ čo jej stále chýba akýkoľvek produkt na trhu. ⁽⁶⁾. Napriek spoločnému úsiliu o použitie mRNA ako terapeutickej modality vo vakcínach proti infekčným chorobám, imunoterapii rakoviny, liečbe genetických chorôb a terapiách náhrady proteínov bola aplikácia technológie mRNA obmedzená kvôli jej nestabilite a sklonu k degradácii nukleázami. Chemická modifikácia mRNA trochu pomohla, ale intracelulárne dodanie stále zostávalo prekážkou, hoci na dodanie mRNA sa používajú nanočastice na báze lipidov ⁽⁷⁾. 

Skutočný ťah na pokrok technológie mRNA pre terapeutiká prišiel vďaka nešťastnej situácii prezentovanej svetom Covid-19 pandemický. Vývoj bezpečnej a účinnej vakcíny proti SARS-CoV-2 sa stal najvyššou prioritou pre každého. Uskutočnila sa rozsiahla multicentrická klinická štúdia s cieľom zistiť bezpečnosť a účinnosť mRNA vakcíny COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Skúška sa začala 10. januára 2020. Po približne jedenástich mesiacoch rigoróznej práce údaje z klinickej štúdie dokázali, že COVID-19 je možné predchádzať očkovaním pomocou BNT162b2. To poskytlo dôkaz koncepcie, že vakcína založená na mRNA môže poskytnúť ochranu pred infekciami. Bezprecedentná výzva, ktorú predstavuje pandémia, pomohla dokázať, že vakcína založená na mRNA môže byť vyvinutá rýchlym tempom, ak budú k dispozícii dostatočné zdroje. ⁽⁸⁾. Vakcína mRNA od spoločnosti Moderna tiež minulý mesiac získala povolenie na núdzové použitie od FDA.

Obaja COVID-19 mRNA vakcíny tj BNT162b2 od spoločnosti Pfizer/BioNTech a Moderna sa mRNA-1273 sa teraz používa na očkovanie ľudí podľa národných protokolov na podávanie vakcín ⁽⁹⁾.

Úspech dvoch Covid-19 mRNA (BNT162b2 od Pfizer/BioNTech a mRNA-1273 od Moderny) vakcíny v klinických testoch a ich následné schválenie na použitie je míľnikom vo vede a medicíne. Dokázalo to doteraz neoverenú medicínsku technológiu s vysokým potenciálom, o ktorú sa vedecká komunita a farmaceutický priemysel usilujú už takmer tri desaťročia. ⁽¹⁰⁾.   

Nové nadšenie po tomto úspechu musí zhromaždiť energiu po pandémii a mRNA terapeutiká sa ďalej ukážu ako prevratná technológia, ktorá otvára novú éru v medicíne a vede o dodávaní liekov.   

*** 

Referencie  

1. Wolff, JA a kol., 1990. Priamy prenos génu do svalu myši in vivo. Science 247, 1465 – 1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918  

2. Kaslow DC. Potenciálna prevratná technológia vo vývoji vakcín: vakcíny založené na génoch a ich aplikácia na infekčné choroby. 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. Vývoj technológií mRNA-vakcíny. Biológia RNA. 2012. novembra 1; 9(11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269  

4. Sahin, U., Karikó, K. & Türeci, Ö. terapeutiká založené na mRNA – vývoj novej triedy liekov. Nature Review Drug Discovery 13, 759–780 (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278 

5. Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. a kol., 2018. mRNA vakcíny – nová éra vo vakcinológii. Nature Review Drug Discovery 17, 261–279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243 

6. Cross R., 2018. Môže mRNA narušiť farmaceutický priemysel? Publikované 3. septembra 2018. Chemical & Engineering News Ročník 96, vydanie 35 Dostupné online na https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Prístup 27. decembra 2020.  

7. Wadhwa A., Aljabbari A., et al., 2020. Príležitosti a výzvy pri dodávaní vakcín na báze mRNA. Zverejnené: 28. januára 2020. Farmaceutika 2020, 12(2), 102; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102     

8. Polack F., Thomas S., a kol., 2020. Bezpečnosť a účinnosť vakcíny BNT162b2 mRNA Covid-19. The New England Journal of Medicine. Zverejnené 10. decembra 2020. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577  

9. Public Health England, 2020. Usmernenie – Národný protokol pre COVID-19 mRNA vakcínu BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Zverejnené 18. decembra 2020. Posledná aktualizácia 22. decembra 2020. Dostupné online na https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Prístup 28. decembra 2020.   

10. Servick K., 2020. Ďalšia výzva mRNA: Bude fungovať ako liek? Veda. Uverejnené 18. 2020. 370: Zv. 6523, číslo 1388, s. 1389-XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 Dostupné online na https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info  

***