DNA- och mRNA -vacciner
Uppdaterad påMartina Feichter studerade biologi med ett valbart ämne apotek i Innsbruck och fördjupade sig också i en medicinsk växts värld. Därifrån var det inte långt till andra medicinska ämnen som fortfarande fängslar henne till denna dag. Hon utbildade sig till journalist vid Axel Springer Academy i Hamburg och har arbetat för sedan 2007 - först som redaktör och sedan 2012 som frilansskribent.
Mer om -experterna Allt -innehåll kontrolleras av medicinska journalister.
DNA- och mRNA-vaccin representerar en ny generation vacciner som fungerar på ett helt annat sätt än de välkända levande och döda vaccinerna. Ta reda på hur det ser ut och vilka fördelar och potentiella risker DNA- och mRNA -vacciner ger med sig här!
Vad är mRNA- och DNA -vaccin?
De så kallade mRNA-vaccinerna (kort: RNA-vacciner) och DNA-vacciner tillhör den nya klassen av genbaserade vacciner. De har forskats och testats intensivt i flera år. I kölvattnet av coronapandemin godkändes mRNA -vacciner för immunisering av människor för första gången. Deras handlingsprincip skiljer sig från tidigare aktiva ingrediensers.
Klassiska levande och döda vacciner tar försvagade eller dödade eller inaktiverade patogener eller delar av dem in i kroppen.Immunsystemet reagerar genom att bilda specifika antikroppar mot dessa främmande ämnen, som kallas antigener. Den vaccinerade personen utvecklar sedan en immunitet mot patogenen i fråga.
De nya genbaserade vaccinerna (DNA- och mRNA-vacciner) är olika: De smugglar bara in den genetiska planen för patogenantigener till mänskliga celler. Cellerna använder sedan dessa instruktioner för att montera själva antigenerna, som sedan utlöser ett specifikt immunsvar. Kort sagt: Med genbaserade vacciner flyttas en del av den komplexa vaccinproduktionen - extraktionen av antigenerna - från laboratoriet till de mänskliga cellerna.
Förutom DNA- och mRNA-vacciner inkluderar de genbaserade vaccinerna också de så kallade vektorvaccinerna.
Vad är DNA och mRNA?
Förkortningen DNA står för deoxiribonukleinsyra. Det är bäraren av genetisk information i de flesta organismer, inklusive människor. DNA: t är en dubbelsträngad kedja med fyra byggstenar (kallade baser) arrangerade i par - liknande en repstege. Arrangemanget av baspar är en kod för ritningen, på grundval av vilken tusentals proteiner produceras. De är grunden för hela kroppens struktur och funktion.
För att producera ett visst protein använder cellen först vissa enzymer (polymeraser) för att skapa en "kopia" av DNA-segmentet med motsvarande monteringsinstruktioner (gen) i form av enkelsträngat mRNA (messenger ribonukleinsyra). Denna process kallas transkription. MRNA lämnar kärnan och avläses i cellplasma (cytoplasma). Proteinet i fråga monteras på grundval av dessa monteringsanvisningar. Denna "översättning" av en genetisk plan till ett protein kallas translation.
Hur fungerar DNA- och mRNA -vacciner?
DNA -vacciner innehåller DNA -ritningen (genen) för ett antigen i en patogen. När det gäller mRNA -vacciner är denna antigenplan redan tillgänglig i form av mRNA. Och så här fungerar immunisering med hjälp av ett DNA- eller mRNA -vaccin:
mRNA -vaccin
MRNA kan vara närvarande "naken" i vaccinet. Emellertid är det oförpackade mRNA mycket känsligt och skört. Kroppen bryter också ner dem snabbt, särskilt om vaccinet injiceras i muskeln. Därför stabiliseras mRNA åtminstone, till exempel genom speciella proteinmolekyler.
Vanligtvis finns emellertid mRNA -ritningen för ett patogenantigen i ett paket. Å ena sidan skyddar detta det sköra mRNA och å andra sidan underlättar det absorptionen av det främmande genetiska materialet i en kroppscell. Förpackningen kan till exempel bestå av lipid -nanopartiklar eller LNP för korta (lipider = fetter). Ibland är det främmande mRNA också förpackat i liposomer. Dessa är små blåsor med en vattenfas inuti, som är omgiven av ett lipid tvåskikt. Detta skal liknar kemiskt ett cellmembran.
Efter att det främmande mRNA har tagits upp i en cell "läses" det direkt i cytoplasman. Cellen producerar sedan motsvarande patogenprotein (antigen) och presenterar sedan detta på sin egen cellyta. Immunsystemet känner sedan igen den främmande strukturen och initierar immunsvaret. Bland annat producerar kroppen nu lämpliga antikroppar. Detta gör att kroppen kan reagera snabbt på själva patogenen vid en "riktig" infektion. Det vaccinerade budbärar -RNA bryts i sin tur ner relativt snabbt igen.
DNA -vaccin
DNA -ritningen för ett patogenantigen byggs vanligtvis först in i en plasmid som inte kan föröka sig. En plasmid är en liten, cirkulär DNA -molekyl som vanligtvis finns i bakterier.
Plasmiden penetrerar kroppens celler tillsammans med antigenplanen. Med vissa DNA -vacciner stöds detta av elektroporering: Vid punkteringsstället används korta elektriska pulser för att kortare öka cellmembranets permeabilitet så att större molekyler som främmande DNA lättare kan passera igenom.
DNA-antigenplanen transkriberas sedan till mRNA i cellkärnan. Detta lämnar kärnan och översätts till motsvarande antigen i cytoplasman. Ofta är det ett ytprotein av patogenen. Det byggs sedan in i cellens skal. Detta främmande protein på cellytan kallar i slutändan immunsystemet på scenen. Det sätter igång en specifik försvarsreaktion. Om den vaccinerade personen sedan blir infekterad med själva patogenen kan kroppen bekämpa den snabbare.
Sparar vacciner risker?
Vissa människors största oro är att mRNA- och DNA -vacciner kan skada eller förändra det mänskliga genomet. Men hittills har det inte funnits några bevis på detta. Det finns inte heller några bevis för att vaccinationerna kan orsaka sjukdomar som cancer.
Kan mRNA -vacciner förändra det mänskliga genomet?
Det är nästan omöjligt att mRNA -vacciner kan skada eller förändra det mänskliga genomet. Det finns flera anledningar till detta:
>> mRNA kommer inte in i cellkärnan: Å ena sidan finns det främmande mRNA som har smugglats in i celler och det mänskliga DNA: t på olika platser - mRNA förblir i cellplasma medan det mänskliga DNA: t ligger i cellen kärnan. Detta separeras från cellen med ett membran. Det är sant att det finns kärnporer genom vilka mRNA från cellkärnan kommer in i cellplasma. Detta är dock en komplex process som bara går i en riktning. Det finns ingen väg tillbaka.
>> mRNA kan inte integreras i DNA: Å andra sidan har mRNA och DNA olika kemiska strukturer. Därför kan ett mRNA inte inkorporeras i det mänskliga genomet alls. För att göra detta måste det först skrivas om i DNA. Detta steg kräver speciella enzymer som länge har varit kända från vissa virus (retrovirus), men som också förekommer i mänskliga celler, vilket har varit känt under en tid. Så skulle det vara tänkbart att mRNA administrerat som ett vaccin kan omvandlas till DNA och sedan införlivas i det mänskliga genomet?
Låt oss först överväga enzymerna i retrovirus: Dessa typer av virus (som också inkluderar AIDS -patogenet HIV) har enzymerna revers transkriptas och integras. Med deras hjälp kan virusen transkribera sitt RNA -genom till DNA och sedan integrera det i DNA -genomet hos en infekterad mänsklig cell.
Teoretiskt sett kan följande tänkas: Om en person som är infekterad med ett sådant RNA -virus (t.ex. HIV) råkar ha vaccin -mRNA och viruset i en kroppscell, kommer de virala enzymerna bland de många mänskliga mRNA -bitarna som finns i en cell när som helst, av alla saker "fiskar ut" mRNA som introducerats som ett vaccin och transkriberar det till DNA.
För att detta ska ske, vilket ändå är mycket osannolikt, skulle en annan faktor vara nödvändig: Transkription av mRNA till DNA kräver en genetisk startsekvens (kallad "primer"), som RNA -virusen själva tar med sig. Denna primer är dock utformad på ett sådant sätt att endast virusets eget RNA -genom transkriberas till DNA - och inte något annat mRNA som finns i cellen. Och mRNA -vacciner i sig innehåller inte en "primer".
Det är därför praktiskt taget omöjligt att ett vaccin -mRNA transkriberas till DNA på detta sätt och sedan inkorporeras i det mänskliga genomet.
Samma slutsats kan uppnås om man tittar på mänskliga enzymer som kan transkribera RNA till DNA: Som nämnts i början kan cellen använda polymerasenzymer för att översätta DNA till mRNA, som sedan fungerar som en mall för proteinsyntes i cellplasma . Men polymeraser har också andra uppgifter: Före celldelning duplicerar de det mänskliga DNA -genomet så att varje dottercell som skapas sedan får en komplett uppsättning genetisk information. Polymeraser kan också reparera DNA -skador.
Länge trodde man att polymeraser bara kunde skriva om DNA till mRNA och DNA till DNA. Det är emellertid nu känt att vissa polymeraser också kan transkribera RNA till DNA (såsom omvänt transkriptas av retrovirus). Framför allt har det så kallade polymerasetetan denna förmåga. Detta enzyms uppgift är att reparera DNA -skador. Om till exempel en bit saknas i en av de två strängarna i ett DNA-segment kan polymeras-theta sätta ihop den saknade delen igen med hjälp av den komplementära andra enda strängen av DNA (dvs DNA-DNA-translation).
Som nyligen har upptäckts kan detta enzym också använda RNA som mall och översätta det till DNA - ännu mer effektivt och med färre fel än det kan kopiera DNA. Polymerasetetan kan till och med föredra att använda mRNA -transkript som en mall för att reparera DNA -skador.
Så kan enzymet också transkribera mRNA som administreras som ett vaccin till DNA? Ur experters synvinkel är detta osannolikt, och av samma anledning varför virusenzymet revers transkriptas inte kan göra detta - den nödvändiga genetiska startsekvensen ("primer") saknas.
Kan DNA -vacciner förändra det mänskliga genomet?
Situationen är något annorlunda med så kallade DNA-vacciner. Strukturen motsvarar den hos mänskligt DNA. Experter anser dock att det är extremt osannolikt att de faktiskt av misstag kan införlivas i det mänskliga genomet: År av experiment och erfarenhet av DNA -vacciner som redan är godkända inom veterinärmedicin har inte gett några bevis för detta.
Kan mRNA- och DNA -vaccin orsaka autoimmuna sjukdomar?
Faran här verkar inte vara högre än med klassiska levande och döda vacciner. Varje form av vaccination har en aktiverande effekt på immunsystemet. I mycket sällsynta fall kan detta faktiskt leda till en autoimmun reaktion. Efter vaccinationen mot svininfluensan fick cirka 1 600 personer senare narkolepsi. Med tanke på de många miljoner vaccinerade doser av vaccinet verkar risken försumbar. Dessutom kan virussjukdomar själva leda till en autoimmun sjukdom.
Kan mRNA- och DNA -vaccin skada groddlinjen?
Nej. Enligt det nuvarande kunskapsläget når vaccinets aktiva ingredienser inte äggceller och spermier.
Fördelarna med DNA- och mRNA -vacciner
Att läkemedelsindustrin har investerat mycket arbete och pengar i utvecklingen av DNA- och mRNA -vacciner i flera år beror bland annat på att de kan produceras billigare och framför allt mycket snabbare än konventionella levande och döda vacciner. För det senare är det först nödvändigt att odla patogener på ett mödosamt sätt och i stora mängder, och sedan för att erhålla deras antigener.
När det gäller genbaserade vacciner som DNA- och mRNA-vacciner är den som vaccineras ansvarig för att producera antigenet själv. De genetiska antigenritningar som administreras som en vaccination kan produceras relativt snabbt och enkelt i tillräckliga mängder och - om patogenen är genetiskt modifierad (muterad) - snabbt anpassad.
En annan fördel är att det överförda främmande genetiska materialet inte finns kvar i kroppen permanent. Det bryts ner av kroppen eller försvinner när cellerna bryts ner naturligt. De främmande antigenerna produceras därför bara under en kort tid. Denna tidsperiod är dock tillräcklig för ett immunsvar.
Om du jämför DNA- och mRNA -vacciner med varandra har de senare flera fördelar: Oavsiktlig inkorporering i det mänskliga genomet är ännu mindre sannolikt än med DNA -vacciner. Dessutom måste starka förstärkare (adjuvanser) vanligtvis läggas till DNA -vacciner så att de utlöser ett effektivt immunsvar.
DNA- och mRNA -vacciner: Aktuell forskning
Forskare har forskat om utvecklingen av DNA- och mRNA -vacciner i flera år eller till och med decennier. Som en del av coronaviruspandemin godkände de ansvariga myndigheterna - i EU detta är European Medicines Agency EMA - äntligen mRNA -vacciner för användning på människor för första gången.
Förutom de vacciner som redan finns tillgängliga från BioNTech / Pfizer och Moderna testas också andra mRNA-baserade vacciner. Vissa projekt fokuserar igen på ett DNA -vaccin mot corona.
Men inte bara DNA- och mRNA-vacciner finns på listan över potentiella vaccinkandidater mot Sars-CoV-2. Forskare och läkemedelsföretag arbetar också med vektorvacciner, liksom konventionella levande och döda vacciner. Du kan också ta reda på allt du behöver veta i vår artikel "Coronavirus -vaccination".
Dessutom arbetar läkemedelsföretag för närvarande med DNA -vacciner mot ett 20 -tal olika sjukdomar, inklusive influensa, aids, hepatit B, hepatit C och livmoderhalscancer (vanligtvis orsakad av infektion med HPV -virus). Detta inkluderar också terapeutiska vaccinkandidater, dvs de som redan kan administreras till sjuka (t.ex. cancerpatienter).
Olika mRNA -vacciner, till exempel mot influensa, rabies och Zika -viruset, arbetar också intensivt.
Tagg: huskurer alternativ medicin vaccinationer
