DNA- og mRNA -vaksiner

Oppdatert den

Martina Feichter studerte biologi med et valgfag apotek i Innsbruck og fordypet seg også i en verden av medisinske planter. Derfra var det ikke langt til andre medisinske emner som fortsatt fengsler henne den dag i dag. Hun utdannet seg til journalist ved Axel Springer Academy i Hamburg og har jobbet for siden 2007 - først som redaktør og siden 2012 som frilansskribent.

Mer om -ekspertene Alt -innhold kontrolleres av medisinske journalister.

DNA- og mRNA-vaksiner representerer en ny generasjon vaksiner, de fungerer på en helt annen måte enn de velkjente levende og døde vaksinene. Finn ut hvordan det ser ut og hvilke fordeler og potensielle risikoer DNA- og mRNA -vaksiner bringer med seg her!

Hva er mRNA- og DNA -vaksiner?

De såkalte mRNA-vaksinene (kort: RNA-vaksiner) og DNA-vaksiner tilhører den nye klassen av genbaserte vaksiner. De har blitt undersøkt og testet intensivt i flere år. I kjølvannet av korona -pandemien ble mRNA -vaksiner godkjent for immunisering av mennesker for første gang. Handlingsprinsippet deres skiller seg fra det for tidligere aktive ingredienser.

Klassiske levende og døde vaksiner bringer svekkede eller drepte eller inaktiverte patogener eller deler av dem inn i kroppen.Immunsystemet reagerer ved å danne spesifikke antistoffer mot disse fremmede stoffene, som er kjent som antigener. Den vaksinerte utvikler deretter en immunitet mot det aktuelle patogenet.

De nye genbaserte vaksinene (DNA- og mRNA-vaksiner) er forskjellige: De smugler bare den genetiske planen for patogenantigener inn i menneskelige celler. Cellene bruker deretter disse instruksjonene til å montere antigenene selv, som deretter utløser en spesifikk immunrespons. Kort sagt: Med genbaserte vaksiner flyttes en del av den komplekse vaksineproduksjonen - ekstraksjonen av antigenene - fra laboratoriet til menneskecellene.

I tillegg til DNA- og mRNA-vaksiner, inkluderer de genbaserte vaksinene også de såkalte vektorvaksinene.

Hva er DNA og mRNA?

Forkortelsen DNA står for deoksyribonukleinsyre. Det er bæreren av genetisk informasjon i de fleste organismer, inkludert mennesker. DNA er en dobbeltstrenget kjede med fire byggesteiner (kalt baser) arrangert i par - lik en taustige. Arrangementet av baseparene er en kode for planen, på grunnlag av hvilken tusenvis av proteiner produseres. De er grunnlaget for strukturen og funksjonen til hele kroppen.

For å produsere et bestemt protein, bruker cellen først visse enzymer (polymeraser) for å lage en "kopi" av DNA-segmentet med tilhørende monteringsinstruksjoner (gen) i form av enkeltstrenget mRNA (messenger ribonucleic acid). Denne prosessen kalles transkripsjon. MRNA forlater kjernen og leses i celleplasmaet (cytoplasma). Det aktuelle proteinet settes sammen på grunnlag av denne monteringsinstruksjonen. Denne "oversettelsen" av en genetisk blåkopi til et protein kalles oversettelse.

Hvordan fungerer DNA- og mRNA -vaksiner?

DNA -vaksiner inneholder DNA -tegningen (genet) for et antigen i et patogen. Når det gjelder mRNA -vaksiner, er denne antigenplanen allerede tilgjengelig i form av mRNA. Og slik fungerer immunisering ved hjelp av en DNA- eller mRNA -vaksine:

mRNA -vaksine

MRNA kan være tilstede "naken" i vaksinen. Imidlertid er det uemballerte mRNA veldig sensitivt og skjørt. Kroppen bryter dem også raskt ned, spesielt hvis vaksinen injiseres i muskelen. Derfor er mRNA i det minste stabilisert, for eksempel ved spesielle proteinmolekyler.

Vanligvis er imidlertid mRNA -planen for et patogenantigen i en pakke. På den ene siden beskytter dette det skjøre mRNA, og på den andre siden letter det absorpsjonen av det fremmede genetiske materialet i en kroppscelle. Emballasjen kan for eksempel bestå av lipid -nanopartikler, eller LNP for kort (lipider = fett). Noen ganger er det fremmede mRNA også pakket i liposomer. Dette er små vesikler med en vandig fase inne, som er omgitt av et lipiddobbelt lag. Dette skallet ligner kjemisk på en cellemembran.

Etter at det fremmede mRNA er tatt opp i en celle, blir det "lest" direkte i cytoplasma. Cellen produserer deretter det tilsvarende patogenproteinet (antigen) og presenterer dette deretter på sin egen celleoverflate. Immunsystemet gjenkjenner deretter den fremmede strukturen og starter immunresponsen. Blant annet produserer kroppen nå passende antistoffer. Dette gjør at kroppen kan reagere raskt på selve patogenet i tilfelle en "ekte" infeksjon. Det vaksinerte messenger -RNA brytes på sin side relativt raskt igjen.

DNA -vaksine

DNA -tegningen til et patogenantigen er vanligvis først bygget inn i et plasmid som ikke kan formere seg. Et plasmid er et lite, sirkulært DNA -molekyl som vanligvis finnes i bakterier.

Plasmidet trenger inn i kroppscellene sammen med antigenplanen. Med noen DNA -vaksiner støttes dette av elektroporering: På punkteringsstedet brukes korte elektriske pulser for å øke permeabiliteten til cellemembranen kort slik at større molekyler som fremmed DNA lettere kan passere gjennom.

DNA-antigen-tegningen blir deretter transkribert til mRNA i cellekjernen. Dette forlater kjernen og blir oversatt til det tilsvarende antigenet i cytoplasma. Ofte er det et overflateprotein av patogenet. Den blir deretter bygget inn i skallet til cellen. Dette fremmede proteinet på celleoverflaten kaller til slutt immunsystemet på scenen. Det setter i gang en bestemt forsvarsreaksjon. Hvis den vaksinerte personen blir infisert med selve patogenet, kan kroppen bekjempe det raskere.

Sparer vaksiner risiko?

Den største bekymringen for noen mennesker er at mRNA- og DNA -vaksiner kan skade eller endre det menneskelige genomet. Men så langt har det ikke vært noen bevis på dette. Det er heller ingen bevis for at vaksinasjonene kan forårsake sykdommer som kreft.

Kan mRNA -vaksiner endre det menneskelige genomet?

Det er nesten umulig at mRNA -vaksiner kan skade eller endre det menneskelige genomet. Det er flere årsaker til dette:

>> mRNA kommer ikke inn i cellekjernen: På den ene siden bor det fremmede mRNA som er blitt smuglet inn i celler og det menneskelige DNA på forskjellige steder - mRNA forblir i cellens plasma, mens det menneskelige DNA ligger i cellen cellekjernen. Denne skilles fra cellen med en membran. Det er sant at det er kjerneporer som mRNA fra cellekjernen kommer inn i cellens plasma. Dette er imidlertid en kompleks prosess som bare går i én retning. Det er ingen vei tilbake.

>> mRNA kan ikke integreres i DNA: På den annen side har mRNA og DNA forskjellige kjemiske strukturer. Derfor kan et mRNA ikke inkorporeres i det menneskelige genomet i det hele tatt. For å gjøre dette må det først skrives om i DNA. Dette trinnet krever spesielle enzymer som lenge har vært kjent fra visse virus (retrovirus), men som også forekommer i humane celler, som det har vært kjent en stund. Så ville det være tenkelig at mRNA administrert som en vaksine kunne konverteres til DNA og deretter inkorporeres i det menneskelige genomet?

La oss først vurdere enzymene til retrovirus: Disse typer virus (som også inkluderer AIDS -patogenet HIV) har enzymene revers transkriptase og integrase. Med deres hjelp kan virusene transkribere RNA -genomet sitt til DNA og deretter integrere det i DNA -genomet til en infisert menneskelig celle.

Teoretisk sett kan følgende tenkes: Hvis en person som er infisert med et slikt RNA -virus (f.eks. HIV) tilfeldigvis har vaksine -mRNA og viruset i en kroppscelle, vil virale enzymer blant de mange menneskelige mRNA -bitene som finnes i en celle når som helst, av alle ting "fiske ut" mRNA som ble introdusert som en vaksine og transkribere det til DNA.

For at dette skal skje, noe som uansett er svært lite sannsynlig, vil en annen faktor være nødvendig: Transkripsjonen av mRNA til DNA krever en genetisk startsekvens (kalt "primer"), som RNA -virusene selv tar med seg. Imidlertid er denne primeren designet på en slik måte at bare virusets eget RNA -genom transkriberes til DNA - og ikke noe annet mRNA som er tilstede i cellen. Og mRNA -vaksiner i seg selv inneholder ikke en "primer".

Det er derfor praktisk talt umulig at et vaksine -mRNA blir transkribert til DNA på denne måten og deretter inkorporert i det menneskelige genomet.

Den samme konklusjonen kan oppnås hvis man ser på menneskelige enzymer som kan transkribere RNA til DNA: Som nevnt i begynnelsen kan cellen bruke polymeraseenzymer til å oversette DNA til mRNA, som deretter fungerer som en mal for proteinsyntese i cellens plasma . Imidlertid har polymeraser også andre oppgaver: Før celledeling dupliserer de det menneskelige DNA -genomet slik at hver dattercelle som blir opprettet, mottar et komplett sett med genetisk informasjon. Polymeraser kan også reparere DNA -skader.

Lenge trodde man at polymeraser bare kunne omskrive DNA til mRNA og DNA til DNA. Det er imidlertid nå kjent at noen polymeraser også kan transkribere RNA til DNA (for eksempel revers transkriptase av retrovirus). Fremfor alt har den såkalte polymerase-theta denne evnen. Dette enzymets jobb er å reparere DNA -skader. Hvis det for eksempel mangler et stykke i en av de to strengene i et DNA-segment, kan polymerase theta montere det manglende stykket på nytt ved hjelp av den komplementære andre enkeltstrengen av DNA (dvs. DNA-DNA-translasjon).

Som nylig har blitt funnet ut, kan dette enzymet også bruke RNA som en mal og oversette det til DNA - enda mer effektivt og med færre feil enn det kan kopiere DNA. Polymerase -theta kan til og med foretrekke å bruke mRNA -transkripsjoner som en mal for å reparere DNA -skade.

Så kan enzymet også transkribere mRNA administrert som en vaksine til DNA? Fra ekspertperspektiv er dette usannsynlig, og av samme grunn hvorfor virusenzymet revers transkriptase ikke er i stand til å gjøre dette - mangler den nødvendige genetiske startsekvensen ("primer").

Kan DNA -vaksiner endre menneskets genom?

Situasjonen er noe annerledes med såkalte DNA-vaksiner. Strukturen tilsvarer strukturen til menneskelig DNA. Eksperter anser det imidlertid som ekstremt usannsynlig at de faktisk ved et uhell kan bli inkorporert i det menneskelige genomet: År med eksperimenter og erfaring med DNA -vaksiner som allerede er godkjent i veterinærmedisin, har ikke gitt bevis på dette.

Kan mRNA- og DNA -vaksiner forårsake autoimmune sykdommer?

Faren her ser ikke ut til å være større enn ved klassiske levende og døde vaksiner. Enhver form for vaksinasjon har en aktiverende effekt på immunsystemet. I svært sjeldne tilfeller kan dette faktisk resultere i en autoimmun reaksjon. Etter vaksinasjonen mot svineinfluensa, utviklet rundt 1600 mennesker senere narkolepsi. I lys av de mange millioner vaksinerte dosene av vaksinen virker risikoen ubetydelig. I tillegg kan virussykdommer selv føre til en autoimmun sykdom.

Kan mRNA- og DNA -vaksiner skade kimlinjen?

Nei. I henhold til den nåværende kunnskapstilstanden når ikke de aktive ingrediensene i vaksinasjonen eggceller og sædceller.

Fordelene med DNA- og mRNA -vaksiner

At legemiddelindustrien har investert mye arbeid og penger i utvikling av DNA- og mRNA -vaksiner i årevis, skyldes blant annet at de kan produseres billigere og fremfor alt mye raskere enn konvensjonelle levende og døde vaksiner. For sistnevnte er det først nødvendig å dyrke patogener på en møysommelig måte og i store mengder, for deretter å skaffe antigenene deres.

Når det gjelder genbaserte vaksiner som DNA- og mRNA-vaksiner, er det personen som blir vaksinert ansvarlig for å produsere antigenet selv. De genetiske antigen -tegningene som administreres som vaksinasjon, kan produseres relativt raskt og enkelt i tilstrekkelige mengder og - hvis patogenet er genetisk modifisert (mutert) - raskt tilpasset.

En annen fordel er at det overførte fremmede genetiske materialet ikke forblir i kroppen permanent. Det brytes ned av kroppen eller forsvinner når cellene brytes ned naturlig. De fremmede antigenene produseres derfor bare i kort tid. Imidlertid er denne tidsperioden tilstrekkelig for en immunrespons.

Hvis du sammenligner DNA- og mRNA -vaksiner med hverandre, har sistnevnte flere fordeler: Utilsiktet inkorporering i det menneskelige genomet er enda mindre sannsynlig enn med DNA -vaksiner. I tillegg må det vanligvis legges til sterke forsterkere (adjuvanser) i DNA -vaksiner, slik at de utløser en effektiv immunrespons.

DNA- og mRNA -vaksiner: Gjeldende forskning

Forskere har forsket på utviklingen av DNA- og mRNA -vaksiner i flere år eller tiår. Som en del av koronaviruspandemien godkjente ansvarlige myndigheter - i EU dette European Medicines Agency EMA - endelig mRNA -vaksiner for bruk på mennesker for første gang.

I tillegg til vaksinene som allerede er tilgjengelige fra BioNTech / Pfizer og Moderna, testes også andre mRNA-baserte vaksiner. Noen prosjekter fokuserer igjen på en DNA -vaksine mot korona.

Men ikke bare DNA- og mRNA-vaksiner er på listen over potensielle vaksinekandidater mot Sars-CoV-2. Forskere og farmasøytiske selskaper jobber også med vektorvaksiner, i tillegg til konvensjonelle levende og døde vaksiner. Du kan også finne ut alt du trenger å vite i vår artikkel "Coronavirus -vaksinasjon".

I tillegg jobber farmasøytiske selskaper for tiden med DNA -vaksiner mot rundt 20 forskjellige sykdommer, inkludert influensa, AIDS, hepatitt B, hepatitt C og livmorhalskreft (vanligvis forårsaket av infeksjon med HPV -virus). Dette inkluderer også kandidater for terapeutisk vaksine, dvs. de som allerede kan administreres til syke mennesker (f.eks. Kreftpasienter).

Ulike mRNA -vaksiner, for eksempel mot influensa, rabies og Zika -viruset, arbeides også intensivt.

Tags.:  tenner vaksinasjoner palliativ medisin