Self-amplifying mRNAs (saRNAs): The Next Generation RNA Platform for Vaccines 

Na rozdíl od konvenční mRNA vakcíny který kóduje pouze cílové antigeny, samoamplifikující mRNA (saRNA) kóduje také nestrukturální proteiny a promotor, což vytváří saRNA replikony schopné transkripce in vivo v hostitelských buňkách. První výsledky naznačují, že jejich účinnost, když jsou podávána v menších dávkách, je na stejné úrovni jako u běžných dávek konvenčních mRNA. Vzhledem k požadavkům na nízkou dávku, méně vedlejších účinků a delší trvání účinku se saRNA jeví jako lepší RNA platforma pro vakcíny (včetně v. 2.0 mRNA COVID vakcín) a novější terapeutika. Žádná vakcína nebo lék na bázi saRNA zatím není schválen pro použití u lidí. Významný pokrok v této oblasti má však potenciál zahájit renesanci v prevenci a léčbě infekcí a degenerativních onemocnění.  

Netřeba dodávat, že lidstvo je před pandemiemi, jako je COVID, křehké. Všichni jsme to zažili a byli jsme tím tak či onak ovlivněni; miliony se nemohly dožít příštího rána. Vzhledem k tomu, že i Čína měla masivní program imunizace COVID-19, jsou nejnovější zprávy médií o nárůstu případů a úmrtnosti v Pekingu a okolí znepokojivé. Potřeba připravenosti a neúnavné snahy o větší efektivitu vakcíny a terapeutika nelze podceňovat.  

Mimořádná situace pandemie COVID-19 poskytla příležitost pro nadějné RNA technologie vyjít z věku. Klinické studie mohly být dokončeny rekordním tempem a mRNA na základě COVID Vakcíny, BNT162b2 (výrobce Pfizer/BioNTech) a mRNA-1273 (od Moderna) obdržel EUA od regulačních orgánů a v pravý čas hrál důležitou roli při poskytování ochrany proti pandemii lidem zejména v Evropě a Severní Americe¹. Tyto mRNA vakcíny jsou založeny na platformách syntetické RNA. To umožňuje rychlou, škálovatelnou a bezbuněčnou průmyslovou výrobu. Ale nejsou to bez omezení, jako je vysoká cena, chladný dodavatelský řetězec, klesající titry protilátek, abychom jmenovali alespoň některé.  

mRNA vakcíny aktuálně používaný (někdy označovaný jako konvenční nebo 1. generace mRNA vakcíny) jsou založeny na kódování virového antigenu v syntetické RNA. Nevirový transportní systém transportuje transkript do cytoplazmy hostitelské buňky, kde je exprimován virový antigen. Exprimovaný antigen pak indukuje imunitní odpověď a poskytuje aktivní imunitu. Protože RNA se snadno degraduje a tato mRNA ve vakcíně se nemůže sama transkribovat, je třeba do vakcíny podat značné množství syntetických virových RNA transkriptů (mRNA), aby se vyvolala požadovaná imunitní odpověď. Ale co když je syntetický transkript RNA inkorporován kromě požadovaného virového antigenu také s nestrukturálními proteiny a promotorovými geny? Takový RNA transkript bude mít schopnost přepisovat se nebo se sám sebe amplifikovat, když je transportován do hostitelské buňky, i když bude delší a těžší a jeho transport do hostitelských buněk může být složitější.  

Na rozdíl od konvenčních (nebo nezesilujících) mRNA který má kódy pouze pro cílený virový antigen, samoamplifikující se mRNA (saRNA), má schopnost přepisovat se in vivo v hostitelských buňkách na základě přítomnosti požadovaných kódů pro nestrukturální proteiny a promotor. Kandidáti na mRNA vakcíny založené na samoamplifikujících mRNA se označují jako druhá nebo další generace mRNA vakcíny. Ty nabízejí lepší příležitosti, pokud jde o požadavky na nižší dávkování, relativně méně vedlejších účinků a delší trvání účinku/účinků ^(2-5). Obě verze platformy RNA jsou vědecké komunitě již nějakou dobu známy. V reakci na pandemii se výzkumníci rozhodli pro nereplikující se verzi platformy mRNA pro vývoj vakcín s ohledem na její jednoduchost a potřeby pandemické situace a aby nejprve získali zkušenosti s neamplifikující verzí, jak to obezřetnost vyžadovala. Nyní máme dvě schválené mRNA vakcíny proti COVID-19 a několik kandidátů na vakcíny a terapeutika, jako jsou např Vakcína proti HIV a léčba Charcot-Marie-Toothova nemoc.  

Kandidáti na vakcínu saRNA proti COVID-19  

Zájem o vakcínu saRNA není příliš nový. Během několika měsíců od začátku pandemie, v polovině roku 2020, McKay et al. představili kandidáta na vakcínu na bázi saRNA, který vykazoval vysoké titry protilátek v myším séru a dobrou neutralizaci viru⁶. Fáze 1 klinické studie VLPCOV-01 (sebeamplifikační RNA kandidát na vakcínu) na 92 ​​zdravých dospělých, jejichž výsledky byly minulý měsíc publikovány v preprintu k závěru, že podávání nízké dávky tohoto saRNA Kandidát na vakcínu na bázi vakcíny indukoval imunitní odpověď srovnatelnou s konvenční mRNA vakcínou BNT162b2 a doporučuje její další vývoj jako booster vakcíny⁷. V další nedávno publikované studii provedené v rámci klinické studie COVAC1 s cílem vyvinout strategii podávání posilovacích dávek byla zjištěna vynikající imunitní odpověď u lidí, kteří v minulosti prodělali COVID-19 a dostali nový samozesilující RNA (saRNA) vakcína COVID-19 plus vakcína registrovaná ve Spojeném království⁸. Předklinická studie nového kandidáta na perorální vakcínu založená na samoamplifikaci RNA na myším modelu vyvolal vysoký titr protilátek⁹.  

Kandidát na vakcínu saRNA proti chřipce  

Chřipka vakcíny v současnosti používané jsou založeny na inaktivovaných virech nebo syntetických rekombinantních (syntetický gen HA kombinovaný s bakulovirem)¹⁰. Samozesilující mRNAKandidát na vakcínu na bázi může vyvolat imunitu proti více virovým antigenům. Předklinická studie sa-mRNA bicistronní kandidátní vakcíny A/H5N1 proti chřipce na myších a fretkách vyvolala silnou protilátkovou a T-buněčnou odpověď zaručující hodnocení na lidech v klinických studiích¹¹.  

Vakcínám proti COVID-19 byla věnována pozornost ze zřejmých důvodů. Některé preklinické práce na aplikaci platforem RNA byly provedeny pro jiné infekce a neinfekční poruchy, jako jsou rakoviny, Alzheimerova choroba a dědičné poruchy; žádná vakcína nebo lék na bázi saRNA však zatím není schválen pro použití u lidí. Je třeba provést další výzkum použití vakcín na bázi saRNA, aby bylo možné komplexně porozumět jejich bezpečnosti a účinnosti pro použití na lidských subjektech.

***

Reference:  

1. Prasad U., 2020. Vakcína mRNA COVID-19: Milník ve vědě a změna hry v medicíně. Vědecký Evropan. Publikováno 29. prosince 2020. Dostupné online na http://scientificeuropean.co.uk/medicine/covid-19-mrna-vaccine-a-milestone-in-science-and-a-game-changer-in-medicine/  

2. Bloom, K., van den Berg, F. & Arbuthnot, P. Self-amplifying RNA vakcíny pro infekční onemocnění. Gene Ther 28, 117 - 129 (2021). https://doi.org/10.1038/s41434-020-00204-y 

3. Pourseif MM et al 2022. Samoamplifikující mRNA vakcíny: Způsob působení, návrh, vývoj a optimalizace. Objev drog dnes. Svazek 27, vydání 11, listopad 2022, 103341. DOI: https://doi.org/10.1016/j.drudis.2022.103341  

4. Blakney AK et al 2021. Aktualizace vývoje vakcíny s vlastní amplifikací mRNA. Vaccines 2021, 9(2), 97; https://doi.org/10.3390/vaccines9020097  

5. Anna Blakneyová; Další generace RNA vakcín: samoamplifikující RNA. Biochem (Londýn) 13. srpna 2021; 43 (4): 14–17. doi: https://doi.org/10.1042/bio_2021_142 

6. McKay, PF, Hu, K., Blakney, AK a kol. Kandidát na autoamplifikující RNA SARS-CoV-2 lipidovou nanočásticovou vakcínou indukuje u myší vysoké titry neutralizačních protilátek. Nat Commun 11, 3523 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-17409-9 

7. Akahata W., et al 2022. Bezpečnost a imunogenicita SARS-CoV-2 samoamplifikující RNA vakcíny exprimující ukotvené RBD: randomizovaná, pro pozorovatele zaslepená studie fáze 1. Předtisk medRxiv 2022.11.21.22281000; Publikováno 22. listopadu 2022. doi: https://doi.org/10.1101/2022.11.21.22281000  

8. Elliott T, a kol. (2022) Posílené imunitní reakce po heterologní vakcinaci vakcínami COVID-19 s autoamplifikující RNA a mRNA. PLoS Pathog 18(10): e1010885. Publikováno: 4. října 2022. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1010885 

9. Keikha, R., Hashemi-Shahri, SM & Jebali, A. Hodnocení nových perorálních vakcín založených na samoamplifikujících RNA lipidových nančásticích (saRNA LNP), saRNA transfekovaných Lactobacillus plantarum LNP a saRNA transfekovaných Lactobacillus plantarum k neutralizaci SARS-CoV -2 varianty alfa a delta. Sci Rep 11, 21308 (2021). Zveřejněno: 29. října 2021. https://doi.org/10.1038/s41598-021-00830-5 

10. CDC 2022. Jak se vyrábí vakcíny proti chřipce (chřipce). Dostupné online na https://www.cdc.gov/flu/prevent/how-fluvaccine-made.htm přístupné na 18 prosinec 2022. 

11. Chang C., et al 2022. Samoamplifikující mRNA bicistronní vakcíny proti chřipce zvyšují zkříženě reaktivní imunitní reakce u myší a zabraňují infekci u fretek. Metody molekulární terapie a klinický vývoj. Svazek 27, 8. prosince 2022, strany 195-205. https://doi.org/10.1016/j.omtm.2022.09.013  

***