COVID-19 mRNA bóluefni: Áfangi í vísindum og breyting á leik í læknisfræði

Viral proteins are administered as antigen in the form of a vaccine and the immune system of the body forms antibodies against the given antigen thus providing protection against any future infection. Interestingly, this is first time in human history that the corresponding mRNA itself is being given in the form of a vaccine that uses the cell machinery for expression/translation of the antigen/protein. This effectively turns cells of the body into factory for producing antigen, which in turn provides active friðhelgi by generating antibodies. These mRNA vaccines have been found to be safe and effective in human clinical trials. And, now, the COVID-19 mRNA vaccine BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) is being administered to the people as per the protocol. As the first duly approved mRNA vaccine, this is a milestone in science that has ushered in new era in lyf and drug delivery. This could soon see application of the mRNA technology for cancer treatment, range of vaccines for other diseases, and thus possibly changing practice of medicine and shape pharmaceutical industry altogether in future.  

Ef þörf er á próteini inni í frumu til að meðhöndla sjúkt ástand eða til að virka sem mótefnavaki fyrir þróun virks ónæmis, þarf að skila því próteini inn í frumuna á öruggan hátt í ósnortnu formi. Þetta er samt verkefni á brekku. Gæti próteinið verið tjáð beint inn í frumuna með því að sprauta samsvarandi kjarnsýru (DNA eða RNA), sem síðan notar frumuvélina til tjáningar? 

A group of researchers conceived the idea of nucleic acid encoded drug and demonstrated for the first time in 1990 that direct injection of mRNA in to mouse muscle led to expression of encoded protein in the muscle cells⁽¹⁾. Þetta opnaði möguleikann á gena-bundinni meðferð, sem og gena-byggðum bóluefnum. Þessi þróun var talin truflandi tækni sem framtíðar bóluefnistækni verður mæld á móti ⁽²⁾.

The thought process quickly shifted from ‘gene- based’ to ‘mRNA-based’ information transfer because mRNA offered several advantages compared to DNA þar sem mRNA sameinast hvorki í erfðamenginu (þar af leiðandi engin skaðleg erfðafræðileg samþætting) né fjölgar sér. Það hefur aðeins frumefni sem þarf beint til tjáningar próteins. Recombination milli einstrengs RNA er sjaldgæft. Þar að auki sundrast það innan nokkurra daga innan frumanna. Þessir eiginleikar gera mRNA hentugra sem örugga og tímabundna upplýsingasameind til að virka sem vektor fyrir þróun bóluefnis sem byggir á genum. ⁽³⁾. Með framfarir í tækni sem snýr sérstaklega að myndun smíðaðra mRNAs með réttum kóða sem hægt væri að skila inn í frumurnar fyrir prótein tjáningu, víkkaði umfangið enn frekar frá bóluefni til lækningalyfja. Notkun mRNA byrjaði að vekja athygli sem lyfjaflokkur með hugsanlega notkun á sviðum krabbameinsónæmismeðferðar, bóluefna gegn smitsjúkdómum, mRNA-undirstaða örvun fjölhæfra stofnfrumna, mRNA-stoðað afhendingu hönnuða núkleasa fyrir erfðamengiverkfræði o.s.frv. ⁽⁴⁾.  

Tilkoma mRNA byggt bóluefni og lækningalyf fengu frekari ávinning með niðurstöðum úr forklínískum rannsóknum. Þessi bóluefni reyndust valda öflugri ónæmissvörun gegn smitsjúkdómum í dýralíkönum af inflúensuveiru, Zika veiru, hundaæðisveiru og fleirum. Efnilegur árangur hefur einnig sést með því að nota mRNA í klínískum krabbameinsrannsóknum ⁽⁵⁾. Með því að gera sér grein fyrir viðskiptamöguleikum tækninnar, gerðu atvinnugreinar miklar rannsóknir og þróunarfjárfestingar í mRNA-byggðum bóluefnum og lyfjum. Til dæmis, þar til 2018, gæti Moderna Inc. þegar hafa fjárfest fyrir meira en milljarð dollara á meðan það er enn í mörg ár frá markaðssettri vöru. ⁽⁶⁾. Þrátt fyrir samstillta viðleitni til notkunar á mRNA sem meðferðaraðferð í bóluefni gegn smitsjúkdómum, krabbameinsónæmismeðferðum, meðferð erfðasjúkdóma og próteinuppbótarmeðferðum, hefur notkun mRNA tækni verið takmörkuð vegna óstöðugleika hennar og tilhneigingu til niðurbrots af völdum kjarna. Efnafræðileg breyting á mRNA hjálpaði aðeins en innanfrumusending var enn hindrun þó að nanóagnir sem byggjast á fitu séu notaðar til að skila mRNA ⁽⁷⁾. 

Raunverulegur kraftur til framfara mRNA tækni fyrir lækningalyf kom, með leyfi frá óheppilegum aðstæðum um allan heim Covid-19 heimsfaraldur. Þróun öruggs og árangursríks bóluefnis gegn SARS-CoV-2 varð forgangsverkefni allra. Framkvæmd var fjölmiðja klínísk rannsókn í stórum stíl til að ganga úr skugga um öryggi og virkni COVID-19 mRNA bóluefnisins BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Tilraunin hófst 10. janúar 2020. Eftir um ellefu mánaða stranga vinnu sýndu gögnin úr klínísku rannsókninni að hægt er að koma í veg fyrir COVID-19 með bólusetningu með BNT162b2. Þetta gaf sönnun fyrir hugmyndinni um að mRNA byggt bóluefni geti veitt vörn gegn sýkingum. Hin fordæmalausa áskorun sem heimsfaraldurinn hafði í för með sér hjálpaði til að sanna að hægt er að þróa mRNA byggt bóluefni á miklum hraða, ef nægt fjármagn er tiltækt ⁽⁸⁾. Moderna mRNA bóluefnið fékk einnig leyfi til neyðarnotkunar frá FDA í síðasta mánuði.

Bæði COVID-19 mRNA bóluefni þ.e. BNT162b2 frá Pfizer/BioNTech og Moderna's mRNA-1273 er ​​nú notað til að bólusetja fólk samkvæmt innlendum samskiptareglum um gjöf bóluefnis ⁽⁹⁾.

Árangur tveggja Covid-19 mRNA (BNT162b2 af Pfizer/BioNTech og mRNA-1273 frá Moderna) bóluefni í klínískum rannsóknum og síðari samþykki þeirra til notkunar er tímamót í vísindum og læknisfræði. Þetta hefur reynst hingað til ósönnuð lækningatækni með mikla möguleika sem vísindasamfélagið og lyfjaiðnaðurinn hefur stundað í næstum þrjá áratugi ⁽¹⁰⁾.   

Nýja eldmóðinn í kjölfar þessarar velgengni hlýtur að safna orku eftir heimsfaraldurinn og mRNA meðferð myndi enn frekar reynast vera truflandi tækni sem kynnir nýtt tímabil í læknisfræði og vísindum um lyfjagjöf.   

*** 

Meðmæli  

1. Wolff, JA o.fl., 1990. Beinn genaflutningur í músavöðva in vivo. Science 247, 1465–1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918  

2. Kaslow DC. Hugsanleg truflandi tækni í þróun bóluefna: genabundin bóluefni og beiting þeirra á smitsjúkdóma. Trans R Soc Trop Med Hyg 2004; 98:593 – 601; http://dx.doi.org/10.1016/j.trstmh.2004.03.007  

3. Schlake, T., Thess A., o.fl., 2012. Þróun mRNA-bóluefnistækni. RNA líffræði. 2012 1. nóvember; 9(11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269  

4. Sahin, U., Karikó, K. & Türeci, Ö. mRNA-undirstaða lækningalyf - þróa nýjan lyfjaflokk. Nature Review Drug Discovery 13, 759–780 (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278 

5. Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. o.fl., 2018. mRNA bóluefni - nýtt tímabil í bóluefnafræði. Nature Review Drug Discovery 17, 261–279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243 

6. Cross R., 2018. Getur mRNA truflað lyfjaiðnaðinn? Birt 3. september 2018. Efna- og verkfræðifréttir 96. bindi, 35. tölublað Fáanlegt á netinu á https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Skoðað 27. desember 2020.  

7. Wadhwa A., Aljabbari A., o.fl., 2020. Tækifæri og áskoranir við afhendingu mRNA-undirstaða bóluefna. Birt: 28. janúar 2020. Pharmaceutics 2020, 12(2), 102; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102     

8. Polack F., Thomas S., o.fl., 2020. Öryggi og virkni BNT162b2 mRNA Covid-19 bóluefnisins. New England Journal of Medicine. Birt 10. desember 2020. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577  

9. Lýðheilsa England, 2020. Leiðbeiningar – Landsbókun fyrir COVID-19 mRNA bóluefni BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Birt 18. desember 2020. Síðast uppfært 22. desember 2020. Aðgengilegt á netinu á https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Skoðað 28. desember 2020.   

10. Servick K., 2020. Næsta áskorun mRNA: Mun það virka sem lyf? Vísindi. Birt 18. desember 2020: Vol. 370, hefti 6523, bls. 1388-1389. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 Fæst á netinu á https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info  

***