Alla Vaccine and Health Conference, gli esperti hanno chiesto che "tutti dovrebbero prestare attenzione ai vaccini a mRNA, che forniscono agli esseri umani un pensiero illimitato".Quindi cos'è esattamente un vaccino a mRNA?Come è stato scoperto e qual è il suo valore applicativo?Può resistere al COVID-19 che imperversa in tutto il mondo?Il mio paese ha sviluppato con successo un vaccino a mRNA?Oggi impariamo a conoscere il passato e il presente dei vaccini a mRNA.

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Cos'è l'mRNA nei vaccini a mRNA?

L'mRNA (RNA messaggero), cioè l'RNA messaggero, è un tipo di RNA a filamento singolo che viene trascritto da un filamento di DNA come modello e trasporta informazioni genetiche che possono guidare la sintesi proteica.In parole povere, l'mRNA replica l'informazione genetica di un filamento di DNA a doppio filamento nel nucleo, quindi lascia il nucleo per produrre proteine ​​nel citoplasma.Nel citoplasma, i ribosomi si muovono lungo l'mRNA, leggono la sua sequenza di basi e la traducono nel corrispondente amminoacido, formando infine una proteina (Figura 1).

Figura 1 Processo di lavoro dell'mRNA

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Cos'è un vaccino a mRNA e cosa lo rende unico?

I vaccini mRNA introducono nel corpo antigeni specifici della malattia che codificano mRNA e utilizzano il meccanismo di sintesi proteica della cellula ospite per generare antigeni, innescando così una risposta immunitaria.Di solito, le sequenze di mRNA di antigeni specifici possono essere costruite in base a diverse malattie, impacchettate e trasportate nelle cellule da nuove particelle di nanocarrier lipidico, quindi le sequenze di mRNA dei ribosomi umani vengono utilizzate per tradurre le sequenze di mRNA per produrre proteine ​​dell'antigene della malattia, che sono riconosciute dal sistema autoimmune dopo la secrezione per generare una risposta immunitaria, in modo da ottenere il ruolo di prevenzione delle malattie (Figura 2).

Figura 2. Effetto in vivo del vaccino a mRNA

Quindi, cosa rende unico questo tipo di vaccino a mRNA rispetto ai vaccini tradizionali?I vaccini a mRNA sono i vaccini di terza generazione più all'avanguardia e sono necessarie ulteriori ricerche per migliorare la loro stabilità, regolare la loro immunogenicità e sviluppare nuove tecnologie di somministrazione.

La prima generazione di vaccini tradizionali comprende principalmente vaccini inattivati ​​e vaccini vivi attenuati, che sono i più utilizzati.I vaccini inattivati ​​si riferiscono alla prima coltura di virus o batteri e quindi alla loro inattivazione con calore o sostanze chimiche (solitamente formalina);i vaccini vivi attenuati si riferiscono a patogeni che mutano e indeboliscono la loro tossicità dopo vari trattamenti.ma conserva ancora la sua immunogenicità.L'inoculazione nel corpo non causerà l'insorgenza della malattia, ma l'agente patogeno può crescere e moltiplicarsi nel corpo, innescare la risposta immunitaria del corpo e svolgere un ruolo nell'ottenere una protezione a lungo termine o per tutta la vita.

La seconda generazione di nuovi vaccini comprende vaccini a subunità e vaccini proteici ricombinanti.Il vaccino a subunità è un vaccino a subunità costituito dai principali componenti immunogeni protettivi dei batteri patogeni, ovvero, attraverso la decomposizione chimica o la proteolisi controllata, la speciale struttura proteica di batteri e virus viene estratta e filtrata.vaccini costituiti da frammenti immunologicamente attivi;i vaccini proteici ricombinanti sono proteine ​​ricombinanti dell'antigene prodotte in diversi sistemi di espressione cellulare.

La terza generazione di vaccini all'avanguardia comprende vaccini a DNA e vaccini a mRNA.Consiste nell'introdurre direttamente il frammento genico virale (DNA o RNA) che codifica una determinata proteina antigenica nelle cellule somatiche animali (iniezione di vaccino nel corpo umano) e produrre la proteina antigenica attraverso il sistema di sintesi proteica della cellula ospite, inducendo l'ospite a produrre immunità alla risposta della proteina antigenica al fine di raggiungere lo scopo della prevenzione e del trattamento della malattia.La differenza tra i due è che il DNA viene prima trascritto in mRNA e quindi la proteina viene sintetizzata, mentre l'mRNA viene sintetizzato direttamente.

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La storia della scoperta e il valore applicativo del vaccino a mRNA

Quando si tratta di vaccini a mRNA, dobbiamo menzionare un'eccezionale scienziata, Kati Kariko, che ha gettato solide basi di ricerca scientifica per l'avvento dei vaccini a mRNA.Era piena di interesse per la ricerca sull'mRNA mentre studiava.Nei suoi oltre 40 anni di carriera nella ricerca scientifica, ha subito ripetute battute d'arresto, non ha richiesto fondi per la ricerca scientifica e non ha avuto una posizione di ricerca scientifica stabile, ma ha sempre insistito sulla ricerca sull'mRNA.

Kati Karito

Ci sono tre nodi importanti nell'avvento dei vaccini a mRNA.

Nella prima fase, è riuscita a produrre la molecola di mRNA desiderata attraverso la coltura cellulare, ma ha incontrato un problema nel far funzionare l'mRNA nel corpo: dopo aver iniettato l'mRNA nel topo, sarebbe stato inghiottito dal sistema immunitario del topo.Poi ha incontrato Weissman.Hanno usato una molecola nel tRNA chiamata pseudouridina per fare in modo che l'mRNA eluda la risposta immunitaria.][2].
Nella seconda fase, intorno al 2000, il Prof. Pieter Cullis ha studiato gli LNP nanotecnologici lipidici per la consegna in vivo di siRNA per applicazioni di silenziamento genico [3][4].L'organizzazione di Weissman Kariko et al.ha scoperto che LNP è un vettore adatto di mRNA in vivo e può diventare uno strumento prezioso per fornire proteine ​​​​terapeutiche codificanti per mRNA e successivamente verificato nella prevenzione del virus Zika, dell'HIV e dei tumori [5] ][6][7][8].

Nella terza fase, nel 2010 e nel 2013, Moderna e BioNTech hanno successivamente ottenuto licenze di brevetto relative alla sintesi di mRNA dall'Università della Pennsylvania per ulteriori sviluppi.Katalin è diventata anche vicepresidente senior di BioNTech nel 2013 per sviluppare ulteriormente i vaccini a mRNA.

Oggi, i vaccini a mRNA possono essere utilizzati nelle malattie infettive, nei tumori e nell'asma.Nel caso del COVID-19 che infuria in tutto il mondo, i vaccini a mRNA possono svolgere un ruolo di avanguardia.

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La prospettiva dell'applicazione del vaccino mRNA in COVID-19

Con l'epidemia globale di COVID-19, i paesi stanno lavorando duramente per sviluppare un vaccino per frenare l'epidemia.Come nuovo tipo di vaccino, il vaccino a mRNA ha svolto un ruolo di primo piano nell'avvento della nuova epidemia di corona.Molte importanti riviste hanno riportato il ruolo dell'mRNA nel nuovo coronavirus SARS-CoV-2 (Figura 3).

Figura 3 Rapporto sui vaccini a mRNA per prevenire il nuovo coronavirus (da NCBI)

Prima di tutto, molti scienziati hanno segnalato la ricerca del vaccino mRNA (mRNA SARS-CoV-2) contro il nuovo coronavirus nei topi.Ad esempio: vaccino a mRNA modificato con nanoparticelle lipidiche incapsulato in nucleosidi (mRNA-LNP), un'iniezione a dose singola induce forti risposte di cellule T CD4+ T e CD8+ di tipo 1, risposte di cellule B plasmatiche e di memoria di lunga durata e risposta anticorpale neutralizzante robusta e sostenuta.Ciò indica che il vaccino mRNA-LNP è un candidato promettente contro il COVID-19[9][10].

In secondo luogo, alcuni scienziati hanno confrontato gli effetti dell'mRNA SARS-CoV-2 e dei vaccini tradizionali.Rispetto ai vaccini proteici ricombinanti: i vaccini a mRNA sono di gran lunga superiori ai vaccini proteici nella risposta del centro germinale, nell'attivazione di Tfh, nella produzione di anticorpi neutralizzanti, nelle cellule B di memoria specifiche e nelle plasmacellule a lunga vita [11].

Quindi, quando i candidati al vaccino mRNA SARS-CoV-2 sono entrati negli studi clinici, sono state sollevate preoccupazioni sulla breve durata della protezione del vaccino.Gli scienziati hanno sviluppato una forma incapsulata nei lipidi di un vaccino a mRNA modificato con nucleosidi chiamato mRNA-RBD.Una singola iniezione può generare forti anticorpi neutralizzanti e risposte cellulari e può proteggere quasi completamente i topi modello infettati da 2019-nCoV, con alti livelli di anticorpi neutralizzanti mantenuti per almeno 6,5 mesi.Questi dati suggeriscono che una singola dose di mRNA-RBD fornisce una protezione a lungo termine contro la sfida SARS-CoV-2 [12].
Ci sono anche scienziati che lavorano per sviluppare nuovi vaccini sicuri ed efficaci contro COVID-19, come il vaccino BNT162b.I macachi protetti da SARS-CoV-2, hanno protetto il tratto respiratorio inferiore dall'RNA virale, hanno prodotto anticorpi molto potenti e non hanno mostrato segni di miglioramento della malattia.Due candidati sono attualmente in fase di valutazione nelle prove di fase I, ed è in corso anche la valutazione nelle prove globali di fase II/III, e l'applicazione è proprio dietro l'angolo [13].

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Lo stato del vaccino a mRNA nel mondo

Al momento, BioNTech, Moderna e CureVac sono conosciuti come i primi tre leader mondiali nella terapia dell'mRNA.Tra questi, BioNTech e Moderna sono in prima linea nella ricerca e nello sviluppo del nuovo vaccino corona.Moderna si è concentrata sulla ricerca e lo sviluppo di farmaci e vaccini correlati all'mRNA.Il vaccino sperimentale di fase III COVID-19 mRNA-1273 è il progetto in più rapida crescita dell'azienda.BioNTech è anche un'azienda leader mondiale nella ricerca e sviluppo di farmaci e vaccini mRNA, con un totale di 19 farmaci/vaccini mRNA, 7 dei quali sono entrati nella fase clinica.CureVac si è concentrata sulla ricerca e lo sviluppo di farmaci/vaccini a mRNA ed è la prima azienda al mondo a stabilire una linea di produzione di RNA conforme alle GMP, concentrandosi su tumori, malattie infettive e malattie rare.

Prodotti correlati:Inibitore della RNasi
Parole chiave: vaccino miRNA, isolamento RNA, estrazione RNA, inibitore RNasi

Riferimenti:1.K Karikó, Buckstein M, Ni H, et al.Soppressione del riconoscimento dell'RNA da parte dei recettori Toll-like: l'impatto della modifica dei nucleosidi e l'origine evolutiva dell'RNA [J].Immunità, 2005, 23(2):165-175.
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