Nukleinsyrevaksiner bruker mRNA for å gi cellene instruksjoner om hvordan de skal produsere et ønsket protein. Libre de Droit/iStock via Getty Images
De to mest vellykkede koronavirusvaksinene utviklet i USA – Pfizer- og Moderna-vaksinene – er begge mRNA-vaksiner. Ideen om å bruke genetisk materiale for å produsere en immunrespons har åpnet opp en verden av forskning og potensielle medisinske bruksområder langt utenfor rekkevidde av tradisjonelle vaksiner. Deborah Fuller er mikrobiolog ved University of Washington som har studert genetiske vaksiner i mer enn 20 år. Vi snakket med henne om fremtiden til mRNA-vaksiner for The Conversation Weekly podcast. Nedenfor er utdrag fra den samtalen som er redigert for lengde og klarhet.
Hvor lenge har genbaserte vaksiner vært under utvikling?
Denne typen vaksine har vært i arbeid for om 30 år. Nukleinsyrevaksiner er basert på ideen om at DNA lager RNA og deretter RNA lager proteiner. For et gitt protein, når vi kjenner den genetiske sekvensen eller koden, kan vi designe et mRNA- eller DNA-molekyl som ber en persons celler om å begynne å lage det.
Da vi først tenkte på denne ideen om å sette en genetisk kode inn i noens celler, studerte vi både DNA og RNA. mRNA-vaksinene fungerte ikke særlig bra til å begynne med. De var ustabile og de forårsaket ganske sterke immunresponser som var ikke nødvendigvis ønskelig. I svært lang tid tok DNA-vaksiner forsetet, og selve første kliniske forsøk var med en DNA-vaksine.
Men for rundt syv eller åtte år siden begynte mRNA-vaksiner å ta ledelsen. Forskere løste mange av problemene - spesielt ustabilitet – og oppdaget ny teknologi for å levere mRNA inn i celler og måter å modifisere kodingssekvensen til gjøre vaksinene mye tryggere å bruke hos mennesker.
Når disse problemene var løst, var teknologien virkelig klar til å bli et revolusjonerende verktøy for medisin. Dette var akkurat da COVID-19 rammet.
Hva skiller nukleinsyrevaksiner fra tradisjonelle vaksiner?
De fleste vaksiner induserer antistoffresponser. Antistoffer er den primære immunmekanismen som blokkerer infeksjoner. Da vi begynte å studere nukleinsyrevaksiner, oppdaget vi at fordi disse vaksinene kommer til uttrykk i cellene våre, ble de også veldig effektiv til å indusere en T-cellerespons. Denne oppdagelsen fikk virkelig til å tenke på hvordan forskere kunne bruke nukleinsyrevaksiner ikke bare for infeksjonssykdommer, men også for immunterapi for å behandle kreft og kroniske infeksjonssykdommer – som HIV, hepatitt B og herpes – så vel som autoimmune sykdommer og til og med for genterapi .
Hvordan kan en vaksine behandle kreft eller kroniske infeksjonssykdommer?
T-celleresponser er svært viktige for å identifisere celler infisert med kroniske sykdommer og avvikende kreftceller. De spiller også en stor rolle i å eliminere disse cellene fra kroppen.
Når en celle blir kreft, blir den begynner å produsere neoantigener. I normale tilfeller oppdager immunsystemet disse neoantigenene, gjenkjenner at noe er galt med cellen og eliminerer det. Grunnen til at noen mennesker får svulster er at immunsystemet deres ikke er helt i stand til å eliminere tumorcellene, så cellene forplanter seg.
Med en mRNA- eller DNA-vaksine er målet å gjøre kroppen din bedre i stand til å gjenkjenne de helt spesifikke neoantigenene kreftcellen har produsert. Hvis immunsystemet ditt kan gjenkjenne og se dem bedre, vil det gjøre det angripe kreftcellene og eliminere dem fra kroppen.
Den samme strategien kan brukes på eliminering av kroniske infeksjoner som HIV, hepatitt B og herpes. Disse virusene infiserer menneskekroppen og blir i kroppen for alltid med mindre immunsystemet eliminerer dem. I likhet med måten nukleinsyrevaksiner kan trene immunsystemet til å eliminere kreftceller, kan de brukes til å trene våre immunceller til å gjenkjenne og eliminere kronisk infiserte celler.
Hva er statusen til disse vaksinene?
Noen av de aller første kliniske forsøkene med nukleinsyrevaksiner skjedde på 1990-tallet og var for kreft, spesielt for melanom.
I dag er det en antall pågående mRNA kliniske studier for behandling av melanom, prostatakreft, eggstokkreft, brystkreft, leukemi, glioblastom og andre, og det har vært noen lovende resultater. Moderna annonserte nylig lovende resultater med sin fase 1-studie med bruk av mRNA til behandle solide svulster og lymfom
Det er også mange pågående forsøk som ser på kreft-DNA-vaksiner, fordi DNA-vaksiner er det spesielt effektiv for å indusere T-celleresponser. Et selskap kalt Inovio viste nylig en betydelig innvirkning på livmorhalskreft forårsaket av humant papillomavirus hos kvinner ved hjelp av en DNA-vaksine.
Kan nukleinsyrevaksiner behandle autoimmune sykdommer?
Autoimmune lidelser oppstår når en persons immunceller faktisk angriper en del av personens egen kropp. Et eksempel på dette er multippel sklerose. Hvis du har multippel sklerose, din egne immunceller angriper myelin, et protein som dekker nervecellene i musklene dine.
Måten å eliminere en autoimmun lidelse er å modulere immuncellene dine for å hindre dem i å angripe dine egne proteiner. I motsetning til vaksiner, som har som mål å stimulere immunsystemet til å gjenkjenne noe bedre, søker behandling for autoimmune sykdommer å dempe immunsystemet slik at det slutter å angripe noe det ikke burde. Nylig opprettet forskere en mRNA-vaksine som koder for et myelinprotein med litt justerte genetiske instruksjoner for å forhindre at det stimulerer immunresponser. I stedet for å aktivere normale T-celler som øker immunresponsen, fikk vaksinen kroppen til produsere T-regulatoriske celler som spesifikt undertrykte bare T-cellene som angrep myelin.
Mange sykdommer oppstår når folk har mutasjoner eller mangler visse gener, og nukleinsyrevaksiner kan fungere som midlertidige erstatninger for de manglende genene. ttsz/iStock via Getty Images
Noen andre anvendelser av den nye vaksineteknologien?
Den siste søknaden er faktisk en av de aller første tingene forskere tenkte på å bruke DNA- og mRNA-vaksiner til: genterapi. Noen mennesker er født uten visse gener. Målet med genterapi er å forsyne cellene med de manglende instruksjonene de trenger for å produsere et viktig protein.
Et godt eksempel på dette er cystisk fibrose, en genetisk sykdom forårsaket av mutasjoner i et enkelt gen. Ved å bruke DNA eller en mRNA-vaksine undersøker forskere muligheten for å erstatte det manglende genet og la noens kropp midlertidig produsere det manglende proteinet. Når proteinet er tilstede, kan symptomene forsvinne, i det minste midlertidig. mRNA-et ville ikke vare særlig lenge i menneskekroppen, og det ville heller ikke integreres i folks genom eller endre genomet på noen måte. Så ytterligere doser ville være nødvendig ettersom effekten avtok.
Forskning har vist at dette konseptet er gjennomførbart, men det krever fortsatt litt arbeid.
Om forfatteren
Deborah Fuller, professor i mikrobiologi, School of Medicine, University of Washington
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Relaterte bøker:
Kroppen holder poengsummen: Hjernens sinn og kropp i helbredelsen av traumer
av Bessel van der Kolk
Denne boken utforsker sammenhengene mellom traumer og fysisk og mental helse, og tilbyr innsikt og strategier for helbredelse og bedring.
Klikk for mer info eller for å bestille
Pust: The New Science of a Lost Art
av James Nestor
Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med å puste, og tilbyr innsikt og teknikker for å forbedre fysisk og mental helse.
Klikk for mer info eller for å bestille
Planteparadokset: De skjulte farene i "sunn" mat som forårsaker sykdommer og vektøkning
av Steven R. Gundry
Denne boken utforsker koblingene mellom kosthold, helse og sykdom, og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.
Klikk for mer info eller for å bestille
Immunitetskoden: Det nye paradigmet for ekte helse og radikal antialdring
av Joel Greene
Denne boken tilbyr et nytt perspektiv på helse og immunitet, og trekker på prinsipper for epigenetikk og tilbyr innsikt og strategier for å optimalisere helse og aldring.
Klikk for mer info eller for å bestille
Den komplette guiden til faste: Helbred kroppen din gjennom periodisk, vekslende dag og forlenget faste
av Dr. Jason Fung og Jimmy Moore
Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med faste og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.
