ДНК и мРНК вакцины
ОбновлениеМартина Файхтер изучала биологию в аптеке по выбору в Инсбруке, а также погрузилась в мир лекарственных растений. Оттуда было недалеко до других медицинских тем, которые все еще увлекают ее по сей день. Она обучалась журналистике в Академии Акселя Шпрингера в Гамбурге и работает в с 2007 года - сначала редактором, а с 2012 года - писателем-фрилансером.
Подробнее об экспертах Весь контент проверяется медицинскими журналистами.
ДНК- и мРНК-вакцины представляют собой новое поколение вакцин, которые работают совершенно иначе, чем известные живые и мертвые вакцины. Узнайте, как это выглядит, и какие преимущества и потенциальные риски несут с собой вакцины на основе ДНК и мРНК!
Что такое мРНК и ДНК-вакцины?
Так называемые мРНК-вакцины (сокращенно: РНК-вакцины) и ДНК-вакцины относятся к новому классу генных вакцин. Они интенсивно исследуются и тестируются в течение нескольких лет. После пандемии короны мРНК-вакцины были впервые одобрены для иммунизации людей. Их принцип действия отличается от предыдущих активных ингредиентов.
Классические живые и мертвые вакцины переносят в организм ослабленные, убитые или инактивированные патогены или их части.Иммунная система реагирует путем образования специфических антител против этих чужеродных веществ, известных как антигены. После этого у вакцинированного человека развивается иммунитет к рассматриваемому патогену.
Новые вакцины на основе генов (вакцины на основе ДНК и мРНК) отличаются друг от друга: они лишь проникают в человеческие клетки путем контрабанды генетической схемы антигенов патогенов. Затем клетки используют эти инструкции для сборки самих антигенов, которые затем запускают специфический иммунный ответ. Вкратце: с генными вакцинами часть комплексного производства вакцин - экстракция антигенов - переносится из лаборатории в клетки человека.
Помимо вакцин на основе ДНК и мРНК, генные вакцины также включают так называемые векторные вакцины.
Что такое ДНК и мРНК?
Аббревиатура ДНК расшифровывается как дезоксирибонуклеиновая кислота. Он является носителем генетической информации у большинства организмов, включая человека. ДНК представляет собой двухцепочечную цепочку из четырех строительных блоков (называемых основаниями), расположенных попарно, подобно веревочной лестнице. Расположение пар оснований - это код схемы, на основе которой производятся тысячи белков. Они являются основой строения и функций всего тела.
Чтобы произвести определенный белок, клетка сначала использует определенные ферменты (полимеразы) для создания «копии» сегмента ДНК с соответствующими инструкциями по сборке (геном) в виде одноцепочечной мРНК (матричная рибонуклеиновая кислота). Этот процесс называется транскрипцией. МРНК покидает ядро и считывается в плазме (цитоплазме) клетки. Рассматриваемый белок собирается на основе этих инструкций по сборке. Этот «перевод» генетической схемы в белок называется трансляцией.
Как работают вакцины на основе ДНК и мРНК?
ДНК-вакцины содержат ДНК-схему (ген) антигена в патогене. В случае мРНК-вакцин этот план антигена уже доступен в форме мРНК. И вот как работает иммунизация с использованием вакцины ДНК или мРНК:
мРНК вакцина
МРНК может присутствовать в вакцине «голой». Однако неупакованная мРНК очень чувствительна и хрупка. Организм также быстро их разрушает, особенно если вакцина вводится в мышцу. Следовательно, мРНК хотя бы стабилизирована, например, с помощью специальных белковых молекул.
Однако обычно план мРНК для антигена патогена находится в упаковке. С одной стороны, это защищает хрупкую мРНК, а с другой - способствует абсорбции чужеродного генетического материала клеткой тела. Упаковка может состоять, например, из липидных наночастиц, сокращенно LNP (липиды = жиры). Иногда чужеродная мРНК также упаковывается в липосомы. Это небольшие пузырьки с водной фазой внутри, окруженные липидным бислоем. Эта оболочка химически напоминает клеточную мембрану.
После того, как чужеродная мРНК попала в клетку, она «считывается» непосредственно в цитоплазме. Затем клетка продуцирует соответствующий патогенный белок (антиген) и затем представляет его на своей клеточной поверхности. Затем иммунная система распознает чужеродную структуру и инициирует иммунный ответ. Помимо прочего, теперь организм вырабатывает соответствующие антитела. Это позволяет организму быстро отреагировать на сам возбудитель в случае «настоящей» инфекции. Вакцинированная информационная РНК, в свою очередь, снова относительно быстро разрушается.
ДНК-вакцина
Схема ДНК патогенного антигена обычно сначала встраивается в плазмиду, которая не может размножаться. Плазмида - это небольшая круглая молекула ДНК, которая обычно встречается у бактерий.
Плазмида проникает в клетки тела вместе с антигенной программой. В случае некоторых ДНК-вакцин это подтверждается электропорацией: в месте прокола короткие электрические импульсы используются для кратковременного увеличения проницаемости клеточной мембраны, чтобы более крупные молекулы, такие как чужеродная ДНК, могли легче проходить через нее.
Затем план ДНК-антиген транскрибируется в мРНК в ядре клетки. Он покидает ядро и транслируется в соответствующий антиген в цитоплазме. Часто это поверхностный белок возбудителя. Затем он встраивается в оболочку клетки. Этот чужеродный белок на поверхности клетки в конечном итоге вызывает на сцену иммунную систему. Он вызывает определенную защитную реакцию. Если вакцинированный человек заразится настоящим патогеном, организм сможет бороться с ним быстрее.
Спасают ли вакцины риски?
Основное беспокойство некоторых людей вызывает то, что вакцины с мРНК и ДНК могут повредить или изменить геном человека. Но пока никаких подтверждений этому нет. Также нет доказательств того, что вакцинация может вызывать такие заболевания, как рак.
Могут ли вакцины с мРНК изменить геном человека?
Практически невозможно, чтобы мРНК-вакцины могли повредить или изменить геном человека. На это есть несколько причин:
>> мРНК не попадает в ядро клетки: с одной стороны, чужеродная мРНК, которая была переброшена в клетки, и человеческая ДНК находятся в разных местах - мРНК остается в плазме клетки, а человеческая ДНК находится в клетке. ядро. Он отделен от клетки мембраной. Верно, что существуют ядерные поры, через которые мРНК из ядра клетки попадает в плазму клетки. Однако это сложный процесс, который работает только в одном направлении. Обратного пути нет.
>> мРНК не может быть интегрирована в ДНК: с другой стороны, мРНК и ДНК имеют разные химические структуры. Следовательно, мРНК вообще не может быть встроена в геном человека. Для этого его сначала нужно переписать в ДНК. На этом этапе требуются особые ферменты, которые давно известны от некоторых вирусов (ретровирусов), но также встречаются в клетках человека, как это было известно некоторое время. Можно ли было бы предположить, что мРНК, вводимая в качестве вакцины, может быть преобразована в ДНК, а затем включена в геном человека?
Давайте сначала рассмотрим ферменты ретровирусов: эти типы вирусов (которые также включают возбудителя СПИДа ВИЧ) имеют ферменты обратной транскриптазы и интегразы. С их помощью вирусы могут транскрибировать свой РНК-геном в ДНК, а затем интегрировать ее в ДНК-геном инфицированной клетки человека.
Теоретически можно представить себе следующее: если у человека, инфицированного таким РНК-вирусом (например, ВИЧ), окажется мРНК вакцины и вирус в клетке организма, вирусные ферменты среди множества частей мРНК человека, присутствующих в клетке в любой момент из всех вещей «выловить» мРНК, введенную в качестве вакцины, и транскрибировать ее в ДНК.
Для того, чтобы это произошло, что в любом случае очень маловероятно, потребуется другой фактор: транскрипция мРНК в ДНК требует генетической стартовой последовательности (называемой «праймером»), которую сами РНК-вирусы несут с собой. Однако этот праймер сконструирован таким образом, что в ДНК транскрибируется только собственный геном РНК вируса, а не какая-либо другая мРНК, присутствующая в клетке. Да и сами мРНК-вакцины не содержат «праймера».
Поэтому практически невозможно, чтобы мРНК вакцины таким образом транскрибировалась в ДНК, а затем включалась в геном человека.
К такому же выводу можно прийти, если посмотреть на ферменты человека, которые могут транскрибировать РНК в ДНК: как упоминалось в начале, клетка может использовать ферменты полимеразы для преобразования ДНК в мРНК, которая затем служит матрицей для синтеза белка в плазме клетки. . Однако у полимераз есть и другие задачи: перед делением клеток они дублируют геном ДНК человека, так что каждая создаваемая дочерняя клетка получает полный набор генетической информации. Полимеразы также могут восстанавливать повреждения ДНК.
Долгое время считалось, что полимеразы могут только переписывать ДНК в мРНК и ДНК в ДНК. Однако теперь известно, что некоторые полимеразы также могут транскрибировать РНК в ДНК (например, обратная транскриптаза ретровирусов). Прежде всего, этой способностью обладает так называемая тета-полимераза. Работа этого фермента заключается в восстановлении повреждений ДНК. Если, например, отсутствует фрагмент в одной из двух цепей сегмента ДНК, полимераза тета может повторно собрать отсутствующий фрагмент, используя комплементарную вторую отдельную цепочку ДНК (т. Е. Трансляцию ДНК-ДНК).
Как недавно выяснилось, этот фермент также может использовать РНК в качестве матрицы и транслировать ее в ДНК - даже более эффективно и с меньшим количеством ошибок, чем он может копировать ДНК. Полимераза тета может даже предпочесть использовать транскрипты мРНК в качестве матрицы для восстановления повреждений ДНК.
Так может ли фермент транскрибировать мРНК, введенную в качестве вакцины, в ДНК? С точки зрения специалистов, это маловероятно, и по той же причине, по которой фермент вируса обратная транскриптаза не может этого сделать - отсутствует необходимая генетическая стартовая последовательность («праймер»).
Могут ли ДНК-вакцины изменить геном человека?
Несколько иная ситуация с так называемыми ДНК-вакцинами. Структура соответствует ДНК человека. Однако эксперты считают крайне маловероятным, что они действительно могли быть случайно включены в геном человека: годы экспериментов и опыт с ДНК-вакцинами, уже одобренными в ветеринарии, не предоставили никаких доказательств этого.
Могут ли вакцины с мРНК и ДНК вызывать аутоиммунные заболевания?
Опасность здесь не выше, чем при использовании классических живых и мертвых вакцин. Любая форма вакцинации оказывает активирующее действие на иммунную систему. В очень редких случаях это может привести к аутоиммунной реакции. После вакцинации от свиного гриппа около 1600 человек заболели нарколепсией. Принимая во внимание многие миллионы привитых доз вакцины, риск кажется незначительным. Кроме того, вирусные заболевания сами по себе могут привести к аутоиммунному заболеванию.
Могут ли вакцины с мРНК и ДНК повредить зародышевую линию?
Нет. Согласно текущему уровню знаний активные ингредиенты вакцины не достигают яйцеклеток и сперматозоидов.
Преимущества вакцин на основе ДНК и мРНК
Тот факт, что фармацевтическая промышленность годами инвестировала много труда и денег в разработку ДНК- и мРНК-вакцин, объясняется, среди прочего, тем фактом, что их можно производить дешевле и, прежде всего, намного быстрее, чем обычные вакцины. живые и мертвые вакцины. Для последних необходимо сначала кропотливо и в больших количествах культивировать возбудителей болезней, а затем получить их антигены.
В случае генных вакцин, таких как вакцины на основе ДНК и мРНК, вакцинируемый человек несет ответственность за производство самого антигена. Генетические схемы антигенов, вводимые в качестве вакцинации, могут быть произведены относительно быстро и легко в достаточных количествах и - если патоген генетически модифицирован (мутирован) - быстро адаптирован.
Еще одно преимущество состоит в том, что перенесенный чужеродный генетический материал не остается в организме надолго. Он расщепляется организмом или исчезает, когда клетки разрушаются естественным путем. Следовательно, чужеродные антигены продуцируются только в течение короткого времени. Однако этого времени достаточно для иммунного ответа.
Если вы сравните вакцины на основе ДНК и мРНК друг с другом, последние имеют несколько преимуществ: случайное включение в геном человека даже менее вероятно, чем с вакцинами на основе ДНК. Кроме того, к ДНК-вакцинам обычно необходимо добавлять сильные усилители (адъюванты), чтобы они запускали эффективный иммунный ответ.
ДНК и мРНК вакцины: текущие исследования
Ученые занимались разработкой вакцин на основе ДНК и мРНК в течение нескольких лет или даже десятилетий. В рамках пандемии коронавируса ответственные органы - в ЕС это Европейское агентство по лекарственным средствам EMA - наконец-то впервые одобрили мРНК-вакцины для использования на людях.
В дополнение к вакцинам, которые уже доступны от BioNTech / Pfizer и Moderna, также проходят испытания другие вакцины на основе мРНК. Некоторые проекты снова сосредоточены на ДНК-вакцине против короны.
Но не только вакцины на основе ДНК и мРНК входят в список потенциальных вакцин-кандидатов против Sars-CoV-2. Ученые и фармацевтические компании также работают над векторными вакцинами, а также над обычными живыми и мертвыми вакцинами. Вы также можете узнать все, что вам нужно знать, в нашей статье «Вакцинация от коронавируса».
Кроме того, фармацевтические компании в настоящее время работают над ДНК-вакцинами против около 20 различных заболеваний, включая грипп, СПИД, гепатит B, гепатит C и рак шейки матки (обычно вызываемый вирусами ВПЧ). Сюда также входят терапевтические вакцины-кандидаты, то есть вакцины, которые уже можно вводить больным (например, онкологическим больным).
Различные мРНК-вакцины, например, против гриппа, бешенства и вируса Зика, также интенсивно разрабатываются.
теги: лечебные травы домашние средства забота о коже ткм
