Вакцинація залишається найефективнішим методом профілактики інфекційних захворювань, зокрема гострих респіраторних інфекцій [1]. Ідея застосування матричної РНК (мРНК) як нового типу терапевтичних засобів була висунута ще у 1989 році. Вакцини на основі мРНК мають суттєві переваги над традиційними підходами, серед яких — легкість і швидкість розробки та синтезу, можливість швидкого масштабування виробництва та низький ризик виникнення інсерційного мутагенезу. У таких вакцинах використовується безпечна, неінфекційна мРНК, яка не інтегрується в генетичний матеріал господаря. Потрапляючи до організму, вона активує природні механізми імунного захисту, одночасно стимулюючи як гуморальну, так і клітинну імунні відповіді [1].
Інноваційність мРНК-вакцин полягає у тому, що замість введення готового антигену, до організму доставляється його генетичний "код" у вигляді мРНК. Такий підхід дозволяє клітинам самостійно синтезувати відповідний антиген, що стимулює імунну систему виробляти захисні антитіла — подібно до реакції на справжню інфекцію, але без ризику зараження. Звичайні вакцини на основі мРНК кодують цільовий антиген, що містить 5'- і 3'-нетрансльовані області (UTRs), фланкуючі кодуючу область. Під час розробки мРНК-вакцин їх структура оптимізується таким чином, щоб бути максимально подібною до оброблених зрілих молекул мРНК, які природно зустрічаються в еукаріотичних клітинах [2]. Для підвищення стабільності мРНК і сприяння ефективній трансляції кодованого протеїну, мРНК зазнає посттранскрипційної модифікації: на 5'-кінці додається кеп-структура, що складається з 7-метилгуанозину, а на 3'-кінці формується поліаденіновий хвіст. Синтез такої мРНК зазвичай здійснюється шляхом in vitro транскрипції (IVT) з лінійної матриці ДНК за допомогою РНК-полімераз фагів T7, T3 або Sp616.
Доставка мРНК як вакцини до клітин-мішеней представляє значні проблеми через високу нестабільність цієї молекули, яка схильна до швидкої деградації під впливом позаклітинних рибонуклеаз (РНКаз) або внаслідок гідролітичного розпаду [2]. Одне з рішень цієї проблеми зосереджено на використанні різноманітних носіїв, зокрема, ліпідів, ліпідоподібних матеріалів, біосумісних полімерів та протеїнових похідних, щоб полегшити доставку вакцини та уникнути деградації. Іншим суттєвим викликом, що обмежує застосування мРНК-вакцин є здатність мРНК IVT індукувати вроджену імунну відповідь, яка нагадує реакцію організму на вірусну інфекцію [1]. Основне занепокоєння при цьому викликають тяжкі побічні ефекти, зокрема анафілактичні реакції (III ступеня). Ефективним підходом до зниження імуногенності стало впровадження хімічної модифікації РНК — заміна уридину на псевдоуридин (Ψ). Наукові дослідження показали, що Ψ не лише підвищує стабільність молекули мРНК, але й значно знижує вроджену клітинну імунну відповідь проти неї, оскільки ця модифікація є природною та широко розповсюдженою в клітинах еукаріотичних організмів [2]. Цей підхід ліг в основу успішного створення вакцин проти COVID-19 компаніями Pfizer-BioNTech і Moderna, у яких використано модифіковані псевдоуридинові нуклеотиди. Завдяки цьому вакцини продемонстрували понад 90% ефективності в зниженні тяжкості захворювання.
Попри наявні виклики, мРНК залишається надзвичайно перспективною платформою для створення новітніх терапевтичних засобів, насамперед вакцин проти інфекційних захворювань. Однією з ключових переваг мРНК-вакцин є їх безпечність у контексті генетичної стабільності — відсутність ризику інтеграції у геном клітин-господаря. Водночас, повідомлення про серйозні побічні ефекти, такі як міокардит, синдром вивільнення цитокінів чи церебральний венозний тромбоз, засвідчують потребу у подальших фундаментальних і клінічних досліджень у цьому напрямі.
Наразі активно вивчається застосування мРНК у терапії складних захворювань — муковісцидозу, розсіяного склерозу, ВІЛ, патологій серцево-судинної та дихальної систем, включно з астмою. Також тривають клінічні випробування мРНК-вакцин проти тропічних хвороб, зокрема вірусу Зіка та Чикунгунья. Окремим напрямом є створення мРНК-препаратів для боротьби з онкологічними захворюваннями. Досвід пандемії COVID-19 наочно довів, що мРНК-технології здатні швидко й ефективно реагувати на глобальні виклики охорони здоров’я. За значний внесок у цю галузь Каталін Каріко та Дрю Вайсман були удостоєні Нобелівської премії з фізіології або медицини [1]. Їхні наукові досягнення відкрили нові горизонти для розвитку інноваційних підходів у вакцинології та стимулювали подальші дослідження в сфері мРНК-терапії.
Отже, сучасна біомедична наука стоїть на порозі нової епохи, де інформаційні молекули, такі як мРНК, виступають не лише носіями генетичного коду, а й ефективними інструментами профілактики та терапії. Подальший розвиток цієї технології потребує мультидисциплінарних зусиль – від оптимізації формул і систем доставки до ретельного вивчення довгострокової безпеки та етичних аспектів її застосування. Проте очевидно, що мРНК-вакцини заклали міцний фундамент для майбутніх інновацій у сфері глобального здоров’я.
Список літератури:
1. Фернандо П. Полак 1, Стівен Дж. Томас 1, Ніколас Кітчин. N Engl J Med. 2020 рік; 383 :2603-2615 https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577
2. Zeng C , Zhang C , Walker PG , Dong Y. Formulation and delivery technologies for mRNA vaccines. Current topics in microbiology and immunology. 2022. Vol 440. Р. 71 – 110. https://doi.org/10.1007/82_2020_217
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter