Технологія мРНК була в центрі уваги під час пандемії COVID-19, але розроблялася десятиліттями раніше. (Автор зображення: Maciej Toporowicz, Нью-Йорк через Getty Images)
Багато людей вперше дізналися про мРНК-вакцини під час пандемії коронавірусу, коли компанії Pfizer-BioNTech і Moderna випустили свої вакцини від COVID-19. Вакцина Pfizer-BioNTech була першою вакциною проти COVID-19, яка отримала надзвичайний дозвіл у Сполучених Штатах, а пізніше вона стане першою будь-якою вакциною мРНК, яка була повністю схвалена Управлінням з контролю за продуктами й ліками США (FDA).
Але незважаючи на те, що ці вперше відбулися під час пандемії, мРНК-вакцини розроблялися багато років до того, як COVID-19 став загрозою.
У майбутньому вони, швидше за все, продовжуватимуть відігравати важливу роль у запобіганні — і навіть лікуванні — інших хвороб.
Отже, що ж таке мРНК-вакцини і як вони працюють?
Як працюють мРНК-вакцини?
МРНК-вакцини навчають імунну систему націлюватися на специфічні білки, часто на білки, які знаходяться на патогені, наприклад вірусі. Для цього вони використовують інструкції, які містяться в генетичній молекулі, яка називається інформаційною РНК (мРНК).
Незважаючи на те, що вони унікальні тим, що використовують мРНК, ці вакцини все ще використовують дуже подібні стратегії, як і традиційні вакцини — наприклад, схвалені щеплення від кору, правця чи грипу — для захисту від інфекційних захворювань.
«Усі вакцини діють, навчаючи вашу імунну систему розпізнавати специфічні імунні сигнали, які називаються антигенами», — сказав Live Science в електронному листі д-р Вінод Баланчандран, директор Центру онкологічних вакцин Олаяна Меморіального онкологічного центру Слоуна Кеттерінга. «Антигени — це білки або навіть шматочки білків, які організм розпізнає як «чужорідні».
Традиційні вакцини вчать імунну систему розпізнавати антигени вірусів або бактерій шляхом безпосереднього впливу на організм антигенів цих мікробів. Дана вакцина може містити цілий мікроб, але його версію ослаблено або знищено, тому не може спричинити захворювання. Крім того, укол може містити лише шматочок мікроба, який містить цікавий антиген.
Коли імунна система виявляє новий антиген, вона вчиться розпізнавати його як потенційно небезпечного загарбника. Після цього тренування, якщо імунна система знову побачить цей антиген у контексті справжньої інфекції, вона зможе швидко задіяти захисні сили організму та відбити мікроб, перш ніж він захопить і спричинить серйозне захворювання. Найефективніші вакцини можуть запобігти навіть легким випадкам інфекції.
Замість того, щоб нести будь-які антигени, мРНК-вакцини містять лише генетичні інструкції для цікавого антигену. Ці генетичні інструкції закодовані в мРНК, молекулі, яка міститься у всіх клітинах людини. мРНК часто діє як проміжна молекула, переносячи креслення для побудови білків від ядра клітини до фабрики з виробництва білка, яка називається рибосомою.
Після введення мРНК-вакцини наш клітинний механізм слідує генетичним інструкціям, які він містить, щоб виробляти копії антигену. Це дає змогу імунній системі ознайомитися з антигеном, як це було б з будь-яким іншим типом вакцини.
Які інгредієнти входять до складу мРНК-вакцин?
Окрім самої мРНК, мРНК-вакцини містять кілька інших інгредієнтів, які дещо відрізняються залежно від вакцини та виробника, але потрапляють у кілька загальних категорій.
До них належать ліпіди або жири, які допомагають утворити захисну оболонку навколо мРНК, що зберігає її в організмі та дозволяє їй легко проникати в клітини. Різні типи цукрів, солей, кислот і хімічних стабілізаторів також можуть бути включені в дану вакцину, щоб допомогти збалансувати кислотність формули та підтримувати стабільну температуру.
Ці інгредієнти допомагають гарантувати, що вакцина встигне завершити свою роботу до того, як препарат розщеплюється організмом.
Скільки мРНК вакцин було схвалено?
Наразі єдиними мРНК-вакцинами, які були схвалені FDA, є вакцини від коронавірусу, вироблені Pfizer-BioNTech і Moderna.
Інші мРНК-вакцини знаходяться на різних стадіях розробки, включаючи вакцини для запобігання грипу, вірусу Ебола, вірусу Зіка та ВІЛ, а також вакцини, спрямовані на лікування та профілактику раку.
Чи були мРНК-вакцини зроблені «надто швидко»?
Деяким людям може здатися, що мРНК-вакцини виникли нізвідки, але насправді ця технологія розроблялася понад 30 років.
Молекули мРНК були відкриті в 1961 році, а до 1978 року вчені експериментували зі способами доставки молекул у клітини миші та людини. Вчені вперше випробували ін’єкції мРНК на живих мишах у 1990 році, а перші клінічні випробування на людях вакцини проти сказу на основі мРНК почалися в 2013 році.
Вченим знадобилося багато часу, щоб знайти ефективний спосіб доставити молекули мРНК в організм без деградації делікатних молекул. Отже, хоча розробка мРНК-вакцин проти коронавірусу здавалася швидкою, насправді їй передували десятиліття досліджень.
Тепер, коли існує базова технологія для мРНК-вакцин, великою перевагою ін'єкцій перед традиційними є те, що їх можна швидко виробляти у відповідь на нові збудники. І їх можна швидко оновити для патогенів, які швидко еволюціонують, збираючи нові мутації та створюючи нові варіанти.
Наприклад, щорічна вакцина проти грипу виготовляється переважно з використанням вірусів, культивованих у курячих яйцях — процес, який займає шість місяців, щоб отримати всі необхідні дози. Для порівняння, «мРНК-вакцини можна розробляти та виготовляти швидше, ніж інші види вакцин, що може бути важливим, коли новий вірус з’являється або розвивається швидко, як ми бачили з SARS-CoV-2», вірусом, який викликає COVID-19, Мелісса Діббл, колишній речник Центрів контролю та профілактики захворювань (CDC), повідомила Live Science в електронному листі.
МРНК-вакцина Moderna проти COVID-19 увійшла в історію як одна з перших мРНК-вакцин, яка набула широкого застосування. Чи можуть мРНК-вакцини впливати на вашу ДНК?
МРНК-вакцини не впливають на ДНК.
«Генетичний матеріал, доставлений мРНК-вакцинами, ніколи не потрапляє в ядро ваших клітин, де зберігається ваша ДНК, тому вакцина не змінює вашу ДНК», — сказав Діббл.
Крім того, «після того, як організм виробляє імунну відповідь, він позбавляється всіх інгредієнтів вакцини так само, як позбувся б будь-якої інформації, яка більше не потрібна клітинам», — сказала вона.
Як правило, для повного розщеплення мРНК-вакцини в організмі потрібно кілька днів.
Які можливі побічні ефекти мРНК-вакцин?
Доведено, що мРНК-вакцини проти COVID-19 є безпечними, більшість повідомлень про побічні ефекти були легкими та тимчасовими. Ці побічні ефекти, які також спостерігаються у людей, яким дають традиційні вакцини, включають біль або набряк у місці ін’єкції, головний біль, втома, біль у м’язах або суглобах, нудоту, озноб і лихоманку.
Серйозні побічні ефекти виникають дуже рідко. Наприклад, анафілаксія, важка алергічна реакція, яка потенційно може виникнути після будь-якого типу вакцинації, виникає приблизно у 5 із кожних 1 000 000 доз мРНК вакцини проти COVID-19.
Міокардит і перикардит, які відповідно включають небезпечне запалення в серці або навколо нього, можуть виникнути дуже рідко у відповідь на мРНК-вакцини проти COVID-19, але ці стани зазвичай добре реагують на лікування. Важливо також зазначити, що і міокардит, і перикардит є потенційними ускладненнями самої інфекції COVID-19, і що ризик розвитку серцевих ускладнень від інфекції приблизно в десять разів перевищує ризик від вакцини.
На основі цих даних і даних клінічних випробувань експерти дійшли висновку, що переваги мРНК-вакцин значно перевищують будь-які потенційні ризики.
Що таке «зсув кадру» і чи варто мені хвилюватися?
Дослідження 2023 року, опубліковане в журналі Nature, показало, що організм іноді може випадково виробляти невелику кількість неправильних білків на основі генетичних інструкцій мРНК-вакцини. Дослідження проводилося на лабораторних мишах і групі з 20 людей.
Дослідники повідомили, що цей ефект був викликаний ланцюгом імунної відповіді, і це сталося через явище під назвою «зміщення рамки», під час якого механізм клітинного виробництва білка починає зчитувати молекулу мРНК у неправильній точці її послідовності.
У більшості випадків клітина виявляє, що інструкції зі зміщенням кадру є нісенітницею, і припиняє виробляти білок. Але час від часу клітина може виробляти невелику кількість неправильного білка. Однак дослідження Nature показало, що ці білки зі зсувом рамки не були шкідливими, і що жоден з учасників дослідження, які відчули таку реакцію, не мав жодних побічних ефектів вакцини. І, зокрема, клітини не продовжують виробляти білок зі зсувом рамки після розпаду мРНК, тому це тимчасовий ефект.
Зміщення кадрів пов’язане не тільки з мРНК-вакцинами — воно також відбувається під час справжніх вірусних інфекцій. Віруси розмножуються всередині організму, захоплюючи клітинні механізми, щоб копіювати свою вірусну ДНК, і під час цього процесу також часто може відбуватися зміна кадрів. Насправді дослідники дослідження Nature припускають, що вплив білків зі зсувом рамки може допомогти організму виробити ширший імунітет до вірусу.
Автори дослідження підкреслили, що ні спостережені ними імунні відповіді зі зміщенням кадрів, ні реакціями на перешкоди не ставлять під загрозу безпеку мРНК-вакцин. Однак вони запропонували, щоб майбутні мРНК-вакцини були розроблені з молекулами, які запобігають «ковзанню» механізму виробництва білка навколо ланцюга мРНК. Це допомогло б клітинам зчитувати мРНК точніше, без зсуву кадрів, і зробило б нові вакцини ще точнішими.
Майбутнє мРНК-вакцин
Хоча мРНК-вакцини набули популярності під час пандемії коронавірусу, їх застосування виходить далеко за межі інфекційних захворювань.
Сьогодні багато передових дослідницьких груп вивчають потенціал технологій мРНК для лікування таких захворювань, як целіакія, пошкодження легень, прееклампсія, рак мозку та рак підшлункової залози.
«Ми дуже раді застосуванню мРНК-вакцин для лікування раку», — сказав Балачандран. «У нашій роботі над вакцинами проти раку ми використовуємо технологію мРНК, оскільки вона піддається швидкому та гнучкому виробництву, що дозволяє нам налаштувати вакцину для кожного пацієнта». Вакцини проти раку зазвичай діють як своєрідна імунотерапія, примушуючи імунну систему переслідувати пухлинні клітини, які інакше можуть сховатися від її атак.
Примітка редактора: Live Science поспілкувався з Мелісою Діббл перед нещодавніми звільненнями в CDC, які вплинули на відділ комунікацій.
Відмова від відповідальності
Ця стаття призначена лише для інформаційних цілей і не призначена для надання медичних порад.
ТЕМИ вакцини
Мерилін Перкінс Соціальні посилання Навігація Менеджер вмісту
Мерилін Перкінс — контент-менеджер Live Science. Вона є науковим письменником та ілюстратором із Лос-Анджелеса, Каліфорнія. Вона отримала ступінь магістра наукового письма в університеті Джона Гопкінса та ступінь бакалавра нейронаук у коледжі Помона. Її роботи були представлені в таких виданнях, як New Scientist, журнал Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health і Penn Today, і вона була лауреатом нагороди Національної асоціації наукових авторів у 2024 році за досягнення в інституційному написанні, категорія коротких форм.
Перш ніж коментувати, потрібно підтвердити своє загальнодоступне відображуване ім’я
Будь ласка, вийдіть, а потім увійдіть знову, після чого вам буде запропоновано ввести ваше відображуване ім’я.
Вийти
Sourse: www.livescience.com
