DNA i mRNA cjepiva
Ažurirano danaMartina Feichter studirala je biologiju u izbornoj ljekarni u Innsbrucku, a također je uronila u svijet ljekovitog bilja. Odatle nije bilo daleko do drugih medicinskih tema koje je i danas plijene. Školovala se za novinara na Axel Springer akademiji u Hamburgu, a od 2007. radi za - prvo kao urednik, a od 2012. kao slobodni pisac.
Više o stručnjacima za Sav sadržaja provjeravaju medicinski novinari.
Cjepiva protiv DNA i mRNA predstavljaju novu generaciju cjepiva koja djeluju na potpuno drugačiji način od poznatih živih i mrtvih cjepiva. Ovdje doznajte kako to izgleda i koje prednosti i potencijalne rizike nose DNK i mRNA cjepiva!
Što su mRNA i DNA cjepiva?
Takozvana mRNA cjepiva (skraćeno: RNA cjepiva) i DNA cjepiva pripadaju novoj klasi cjepiva na bazi gena. Intenzivno su se istraživali i testirali nekoliko godina. Nakon pandemije korone, vakcine protiv mRNA su prvi put odobrene za imunizaciju ljudi. Njihovo načelo djelovanja razlikuje se od načela prethodnih aktivnih sastojaka.
Klasična živa i mrtva cjepiva donose oslabljene ili ubijene ili inaktivirane patogene ili njihove dijelove u tijelo.Imunološki sustav reagira stvaranjem specifičnih antitijela protiv ovih stranih tvari, poznatih kao antigeni. Cijepljena osoba tada razvija imunitet na dotični patogen.
Nova cjepiva na bazi gena (DNA i mRNA cjepiva) su različita: samo krijumčare genetski plan za antigene patogena u ljudske stanice. Stanice zatim koriste ove upute za sastavljanje samih antigena, koji zatim pokreću specifičan imunološki odgovor. Ukratko: S cjepivima na genskoj osnovi, dio složene proizvodnje cjepiva - ekstrakcija antigena - pomaknut je iz laboratorija u ljudske stanice.
Osim DNK i mRNA cjepiva, u cjepiva na bazi gena ulaze i takozvana vektorska cjepiva.
Što su DNA i mRNA?
Kratica DNA označava deoksiribonukleinsku kiselinu. Nositelj je genetskih informacija u većini organizama, uključujući i ljude. DNK je dvolančani lanac od četiri građevna bloka (zvana baze) raspoređenih u parovima - slično ljestvama od užeta. Raspored parova baza šifra je za nacrt, na temelju kojeg se proizvode tisuće proteina. Oni su osnova za strukturu i funkciju cijelog tijela.
Kako bi proizvela određeni protein, stanica prvo koristi određene enzime (polimeraze) za stvaranje "kopije" segmenta DNA s odgovarajućim uputama za sastavljanje (gen) u obliku jednolančane mRNA (glasnička ribonukleinska kiselina). Taj se proces naziva transkripcija. MRNA napušta jezgru i očitava se u staničnoj plazmi (citoplazmi). Dotični protein sastavlja se na temelju ovih uputa za montažu. Taj "prijevod" genetskog plana u protein naziva se translacija.
Kako djeluju DNK i mRNA cjepiva?
DNK cjepiva sadrže DNK plan (gen) za antigen u patogenu. U slučaju cjepiva protiv mRNA, ovaj plan antigena već je dostupan u obliku mRNA. Evo kako funkcionira imunizacija pomoću DNA ili mRNA cjepiva:
mRNA cjepivo
MRNA može biti prisutna "gola" u cjepivu. Nepakirana mRNA je vrlo osjetljiva i krhka. Tijelo ih također brzo razgrađuje, osobito ako se cjepivo ubrizga u mišić. Stoga se mRNA barem stabilizira, na primjer posebnim molekulama proteina.
Obično je, međutim, nacrt mRNA za antigen patogena u pakiranju. S jedne strane, ovo štiti krhku mRNA, a s druge strane olakšava apsorpciju stranog genetskog materijala u stanicu tijela. Pakiranje se može sastojati, na primjer, od nanočestica lipida ili skraćeno LNP (lipidi = masti). Ponekad je strana mRNA također zapakirana u liposome. To su mali mjehurići s unutarnjom vodenom fazom koja je okružena lipidnim dvoslojem. Ova ljuska kemijski podsjeća na staničnu membranu.
Nakon što se strana mRNA preuzme u stanici, ona se "čita" izravno u citoplazmi. Stanica zatim proizvodi odgovarajući protein patogena (antigen), a zatim ga predstavlja na vlastitoj staničnoj površini. Imunološki sustav tada prepoznaje stranu strukturu i pokreće imunološki odgovor. Između ostalog, tijelo sada proizvodi odgovarajuća antitijela. To omogućuje tijelu da brzo reagira na sam patogen u slučaju "prave" infekcije. S druge strane, cijepljena glasnička RNA se relativno brzo razgrađuje.
DNK cjepivo
DNK nacrt antigena patogena obično se prvo ugrađuje u plazmid koji se ne može umnožiti. Plazmid je mala, kružna molekula DNA koja se tipično nalazi u bakterijama.
Plazmid prodire u stanice tijela zajedno s planom antigena. Kod nekih DNA cjepiva to je podržano elektroporacijom: Na mjestu uboda koriste se kratki električni impulsi kako bi se nakratko povećala propusnost stanične membrane kako bi veće molekule kao što je strana DNK lakše prolazile.
Nacrt DNA-antigen se zatim prepisuje u mRNA u staničnoj jezgri. To ostavlja jezgru i prevodi se u odgovarajući antigen u citoplazmi. Često je to površinski protein patogena. Zatim se ugrađuje u ljusku stanice. Ovaj strani protein na staničnoj površini u konačnici zove imunološki sustav na sceni. Pokreće specifičnu obrambenu reakciju. Ako se cijepljena osoba tada zarazi stvarnim patogenom, tijelo se može brže boriti protiv nje.
Štede li cjepiva rizike?
Glavna briga nekih ljudi je da bi cjepiva protiv mRNA i DNA mogla oštetiti ili promijeniti ljudski genom. No do sada za to nije bilo dokaza. Također nema dokaza da cijepljenje može uzrokovati bolesti poput raka.
Mogu li cjepiva protiv mRNA promijeniti ljudski genom?
Gotovo je nemoguće da bi cjepiva mRNA mogla oštetiti ili promijeniti ljudski genom. Za to postoji nekoliko razloga:
>> mRNA ne ulazi u jezgru stanice: S jedne strane, strana mRNA koja je prokrijumčarena u stanice i ljudska DNK nalaze se na različitim mjestima - mRNA ostaje u staničnoj plazmi, dok ljudska DNK leži u stanici jezgra. Ona je odvojena membranom od stanice. Istina je da postoje nuklearne pore kroz koje mRNA iz stanične jezgre ulazi u staničnu plazmu. Međutim, ovo je složen proces koji ide samo u jednom smjeru. Nema povratka.
>> mRNA se ne može integrirati u DNK: S druge strane, mRNA i DNA imaju različite kemijske strukture. Stoga se mRNA uopće ne može ugraditi u ljudski genom. Da bi se to učinilo, prvo bi ga trebalo prepisati u DNK. Ovaj korak zahtijeva posebne enzime koji su odavno poznati iz određenih virusa (retrovirusi), ali se također pojavljuju u ljudskim stanicama, što je već neko vrijeme poznato. Dakle, bi li se moglo zamisliti da se mRNA primijenjena kao cjepivo može pretvoriti u DNA, a zatim ugraditi u ljudski genom?
Razmotrimo najprije enzime retrovirusa: Ove vrste virusa (koji također uključuju patogen AIDS -a HIV) imaju enzime obrnutu transkriptazu i integrazu. Uz njihovu pomoć, virusi mogu transkribirati svoj RNA genom u DNA, a zatim ga integrirati u DNK genom zaražene ljudske stanice.
Teoretski bi se moglo zamisliti sljedeće: Ako osoba zaražena takvim RNA virusom (npr. HIV -om) ima mRNA cjepiva i virus u stanici tijela, virusni enzimi su među mnogim komadima ljudske mRNA koji se nalaze u stanici u bilo kojem trenutku, od svih stvari koje "izlupaju" mRNA uvedenu kao cjepivo i prepišu je u DNK.
Da bi se to dogodilo, što je ionako vrlo malo vjerojatno, bio bi potreban još jedan faktor: Za transkripciju mRNA u DNK potrebna je genetska početna sekvenca (nazvana "primer"), koju sami RNA virusi donose sa sobom. Međutim, ovaj je temeljni premaz dizajniran na takav način da se samo DNK genom virusa transkribira u DNA - a ne i bilo koja druga mRNA koja je prisutna u stanici. I sama cjepiva protiv mRNA ne sadrže "primer".
Stoga je praktički nemoguće da se mRNA cjepiva na ovaj način prepiše u DNK, a zatim ugradi u ljudski genom.
Do istog zaključka može se doći ako se pogledaju ljudski enzimi koji mogu prepisati RNA u DNA: Kao što je spomenuto na početku, stanica može koristiti enzime polimeraze za prevođenje DNA u mRNA, koja tada služi kao predložak za sintezu proteina u staničnoj plazmi . Međutim, polimeraze imaju i druge zadatke: prije podjele stanica, one dupliciraju genom ljudske DNA tako da svaka stvorena stanica kćer primi kompletan skup genetskih informacija. Polimeraze također mogu popraviti oštećenja DNK.
Dugo se mislilo da polimeraze mogu samo prepisati DNA u mRNA, a DNK u DNA. Međutim, sada je poznato da neke polimeraze također mogu transkribirati RNA u DNK (poput obrnute transkriptaze retrovirusa). Iznad svega, takozvana polimeraza theta ima tu sposobnost. Zadatak ovog enzima je popraviti oštećenja DNK. Na primjer, ako dio nedostaje u jednom od dva lanca segmenta DNA, polimeraza theta može ponovno sastaviti dio koji nedostaje pomoću komplementarne druge jednostruke niti DNK (tj. Translacija DNA-DNA).
Kao što je nedavno otkriveno, ovaj enzim također može koristiti RNA kao predložak i prevesti je u DNK - čak učinkovitije i s manje pogrešaka nego što može kopirati DNA. Polimeraza theta bi čak mogla radije koristiti transkripte mRNA kao predložak za popravak oštećenja DNA.
Dakle, može li enzim također prepisati mRNA primijenjenu kao cjepivo u DNK? Sa stajališta stručnjaka, to je malo vjerojatno, a iz istog razloga zašto virusna enzimska reverzna transkriptaza to ne može učiniti - nedostaje potrebna genetska početna sekvenca ("primer").
Mogu li DNK cjepiva promijeniti ljudski genom?
Nešto je drugačija situacija s takozvanim DNK cjepivima. Struktura odgovara strukturi ljudske DNK. Međutim, stručnjaci smatraju iznimno malo vjerojatnim da bi se oni zapravo mogli slučajno ugraditi u ljudski genom: Godine eksperimenata i iskustva s DNA cjepivima koja su već odobrena u veterinarskoj medicini nisu dali za to nikakve dokaze.
Mogu li cjepiva protiv mRNA i DNA uzrokovati autoimune bolesti?
Čini se da opasnost ovdje nije veća nego kod klasičnih živih i mrtvih cjepiva. Bilo koji oblik cijepljenja ima aktivirajući učinak na imunološki sustav. U vrlo rijetkim slučajevima to može rezultirati autoimunom reakcijom. Nakon cijepljenja protiv svinjske gripe, oko 1600 ljudi kasnije je razvilo narkolepsiju. S obzirom na milijune inokuliranih doza cjepiva, rizik se čini zanemarivim. Osim toga, virusne bolesti same mogu dovesti do autoimune bolesti.
Mogu li cjepiva protiv mRNA i DNA oštetiti zametnu liniju?
Ne. Prema trenutnom stanju znanja, aktivni sastojci cijepljenja ne dopiru do jajnih stanica i spermija.
Prednosti DNA i mRNA cjepiva
Činjenica da je farmaceutska industrija godinama ulagala mnogo rada i novca u razvoj DNK i mRNA cjepiva posljedica je, između ostalog, i činjenice da se mogu proizvesti jeftinije i, prije svega, mnogo brže od konvencionalnih živa i mrtva cjepiva. Za potonje je potrebno najprije uzgojiti patogene na naporan način i u velikim količinama, a zatim nabaviti njihove antigene.
U slučaju genskih cjepiva kao što su DNK i mRNA cjepiva, osoba koja se cijepi odgovorna je za proizvodnju samog antigena. Nacrti genetskog antigena primijenjeni kao cijepljenje mogu se relativno brzo i jednostavno proizvesti u dovoljnim količinama i - ako je patogen genetski modificiran (mutiran) - brzo se prilagoditi.
Još jedna prednost je što preneseni strani genetski materijal ne ostaje trajno u tijelu. Tijelo ga razgrađuje ili nestaje kada se stanice prirodno razgrade. Strani antigeni se stoga proizvode samo kratko vrijeme. Međutim, ovo je razdoblje dovoljno za imunološki odgovor.
Ako usporedite DNK i mRNA cjepiva jedno s drugim, potonja imaju nekoliko prednosti: Slučajna inkorporacija u ljudski genom čak je manje vjerojatna nego kod DNA cjepiva. Osim toga, jakim pojačivačima (pomoćnim sredstvima) obično se moraju dodati DNK cjepiva kako bi potaknuli učinkovit imunološki odgovor.
DNK i mRNA cjepiva: aktualna istraživanja
Znanstvenici su nekoliko godina ili čak desetljeća istraživali razvoj cjepiva protiv DNA i mRNA. U sklopu pandemije koronavirusa, odgovorna tijela - u EU -u to je Europska agencija za lijekove EMA - konačno su prvi put odobrila cjepiva protiv mRNA za upotrebu na ljudima.
Osim cjepiva koja su već dostupna u tvrtkama BioNTech / Pfizer i Moderna, testiraju se i druga cjepiva na bazi mRNA. Neki se projekti ponovno fokusiraju na DNK cjepivo protiv korone.
No, nisu samo DNK i mRNA cjepiva na popisu potencijalnih kandidata za cjepivo protiv Sars-CoV-2. Znanstvenici i farmaceutske tvrtke također rade na vektorskim cjepivima, kao i na konvencionalnim živim i mrtvim cjepivima. Sve što trebate znati možete saznati i u našem članku "Cijepljenje protiv koronavirusa".
Osim toga, farmaceutske tvrtke trenutno rade na DNA cjepivima protiv oko 20 različitih bolesti, uključujući gripu, AIDS, hepatitis B, hepatitis C i rak vrata maternice (obično uzrokovane infekcijom HPV virusima). To također uključuje kandidate za terapijsko cjepivo, tj. One koji se već mogu primijeniti bolesnim osobama (npr. Oboljelima od raka).
Također se intenzivno radi na raznim cjepivima protiv mRNA, na primjer protiv gripe, bjesnoće i virusa Zika.
Oznake: hrana alkoholne droge Alternativna medicina
