Vakcína mRNA COVID-19: Milník ve vědě a změna hry v medicíně

Virové proteiny jsou podávány jako antigen ve formě vakcíny a imunitní systém těla vytváří protilátky proti danému antigenu a poskytuje tak ochranu proti případné budoucí infekci. Je zajímavé, že je to poprvé v historii lidstva, kdy je samotná odpovídající mRNA podávána ve formě vakcíny, která využívá buněčný aparát pro expresi/translaci antigenu/proteinu. To účinně mění buňky těla na továrnu na produkci antigenu, který zase poskytuje aktivní imunita tvorbou protilátek. V klinických studiích na lidech bylo zjištěno, že tyto mRNA vakcíny jsou bezpečné a účinné. A nyní COVID-19 mRNA vakcína BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) je lidem podávána podle protokolu. Jako první řádně schválená mRNA vakcína je to milník ve vědě, který zahájil novou éru v lékařství a dodávání léků. To by mohlo brzy vidět uplatnění mRNA technologie pro léčbu rakoviny, řada vakcín pro další nemoci, a tím možná změna praxe medicíny a v budoucnu zcela utvářet farmaceutický průmysl.  

Pokud je protein potřebný uvnitř buňky pro léčbu chorobného stavu nebo jako antigen pro rozvoj aktivní imunity, musí být tento protein bezpečně dodán do buňky v neporušené formě. To je stále náročný úkol. Mohl by být protein exprimován přímo do buňky injekcí odpovídající nukleové kyseliny (DNA nebo RNA), která pak využívá buněčný aparát pro expresi? 

Skupina výzkumníků přišla s myšlenkou léku kódovaného nukleovou kyselinou a v roce 1990 poprvé prokázala, že přímá injekce mRNA do myšího svalu vedlo k expresi kódovaného proteinu ve svalových buňkách⁽¹⁾. To otevřelo možnost genových terapeutik a také genových vakcín. Tento vývoj byl považován za převratnou technologii, se kterou se budou měřit budoucí technologie vakcín ⁽²⁾.

Myšlenkový proces se rychle posunul z „genově založeného“ na „mRNApřenos informací, protože mRNA nabízela několik výhod ve srovnání s DNA protože mRNA se ani neintegruje do genomu (proto žádná škodlivá genomická integrace) ani se nereplikuje. Má pouze prvky přímo potřebné pro expresi proteinu. Rekombinace mezi jednořetězcovou RNA je vzácná. Navíc se v buňkách během několika dní rozpadne. Tyto vlastnosti činí mRNA vhodnější jako bezpečnou a přechodnou molekulu nesoucí informaci, která působí jako vektor pro vývoj vakcíny založené na genu ⁽³⁾. S pokroky v technologii týkající se zejména syntézy uměle vytvořených mRNA se správnými kódy, které by mohly být dodány do buněk pro expresi proteinů, se rozsah dále rozšířil z vakcíny na terapeutické léky. Použití mRNA začalo přitahovat pozornost jako třída léků s potenciální aplikací v oblastech imunoterapie rakoviny, vakcín proti infekčním chorobám, indukce pluripotentních kmenových buněk na bázi mRNA, dodání designových nukleáz pro genomové inženýrství za pomoci mRNA atd. ⁽⁴⁾.  

Vznik vakcíny na bázi mRNA a terapeutika získala další ohlas výsledky z preklinických studií. Bylo zjištěno, že tyto vakcíny vyvolávají silnou imunitní odpověď proti cílům infekčního onemocnění na zvířecích modelech viru chřipky, viru Zika, viru vztekliny a dalších. Slibné výsledky byly také pozorovány při použití mRNA v klinických studiích rakoviny ⁽⁵⁾. Průmysl si uvědomil komerční potenciál této technologie a investoval obrovské investice do výzkumu a vývoje do vakcín a léků na bázi mRNA. Například do roku 2018 mohla společnost Moderna Inc. investovat již více než miliardu dolarů, zatímco ji stále dělí roky od jakéhokoli produktu na trhu. ⁽⁶⁾. Navzdory společnému úsilí o použití mRNA jako terapeutické modality ve vakcínách proti infekčním chorobám, imunoterapiích rakoviny, léčbě genetických onemocnění a terapiích náhrady proteinů byla aplikace technologie mRNA omezena kvůli její nestabilitě a náchylnosti k degradaci nukleázami. Chemická modifikace mRNA trochu pomohla, ale intracelulární dodání stále zůstávalo překážkou, i když se k dodání mRNA používají nanočástice na bázi lipidů ⁽⁷⁾. 

Skutečný tah na pokrok mRNA technologie pro terapeutika přišel díky nešťastné situaci prezentované na celém světě Covid 19 pandemický. Vývoj bezpečné a účinné vakcíny proti SARS-CoV-2 se stal nejvyšší prioritou pro každého. Byla provedena rozsáhlá multicentrická klinická studie s cílem zjistit bezpečnost a účinnost mRNA vakcíny COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Studie začala 10. ledna 2020. Po zhruba jedenácti měsících rigorózní práce data z klinické studie prokázala, že COVID-19 lze předejít očkováním pomocí BNT162b2. To poskytlo důkaz konceptu, že vakcína na bázi mRNA může poskytnout ochranu proti infekcím. Bezprecedentní výzva, kterou pandemie představuje, pomohla dokázat, že vakcínu na bázi mRNA lze vyvinout rychlým tempem, pokud budou k dispozici dostatečné zdroje. ⁽⁸⁾. Vakcína mRNA společnosti Moderna také minulý měsíc obdržela povolení k nouzovému použití od FDA.

Oba COVID-19 mRNA vakcíny tj. BNT162b2 společnosti Pfizer/BioNTech a Moderna je mRNA-1273 se nyní používají k očkování lidí podle národních protokolů pro podávání vakcíny ⁽⁹⁾.

Úspěch dvou Covid 19 mRNA (BNT162b2 od Pfizer/BioNTech a mRNA-1273 společnosti Moderna) v klinických studiích a jejich následné schválení k použití je milníkem ve vědě a medicíně. To se ukázalo jako dosud neověřená lékařská technologie s vysokým potenciálem, kterou vědecká komunita a farmaceutický průmysl prosazuje již téměř tři desetiletí. ⁽¹⁰⁾.   

Nové nadšení po tomto úspěchu musí po pandemii shromáždit energii a mRNA terapeutika by se dále ukázala jako převratná technologie zahajující novou éru v medicíně a vědě o dodávání léků.   

*** 

Reference  

1. Wolff, JA et al., 1990. Přímý přenos genu do myšího svalu in vivo. Science 247, 1465–1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918  

2. Kaslow DC. Potenciální převratná technologie ve vývoji vakcín: genové vakcíny a jejich aplikace na infekční onemocnění. 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., et al., 2012. Vývoj technologií mRNA-vakcíny. Biologie RNA. 2012. listopadu 1; 9(11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269  

4. Sahin, U., Karikó, K. & Türeci, Ö. Léčiva založená na mRNA – vývoj nové třídy léků. Nature Review Drug Discovery 13, 759–780 (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278 

5. Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. a kol., 2018. mRNA vakcíny — nová éra ve vakcinologii. Nature Review Drug Discovery 17, 261–279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243 

6. Cross R., 2018. Může mRNA narušit farmaceutický průmysl? Publikováno 3. září 2018. Chemical & Engineering News Ročník 96, číslo 35 Dostupné online na https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Zpřístupněno 27. prosince 2020.  

7. Wadhwa A., Aljabbari A., et al., 2020. Příležitosti a výzvy při dodávání vakcín na bázi mRNA. Zveřejněno: 28. ledna 2020. Farmacie 2020, 12(2), 102; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102     

8. Polack F., Thomas S., et al., 2020. Bezpečnost a účinnost vakcíny BNT162b2 mRNA Covid-19. New England Journal of Medicine. Publikováno 10. prosince 2020. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577  

9. Public Health England, 2020. Pokyny – Národní protokol pro mRNA vakcínu COVID-19 BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Publikováno 18. prosince 2020. Poslední aktualizace 22. prosince 2020. Dostupné online na https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Zpřístupněno 28. prosince 2020.   

10. Servick K., 2020. Další výzva mRNA: Bude fungovat jako lék? Věda. Zveřejněno 18. prosince 2020: Sv. 370, vydání 6523, s. 1388-1389. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 K dispozici online na adrese https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info  

***