Tokom pandemije COVID-19, mRNA vakcine su pritekle u pomoć, razvijene u rekordnom roku i spasile živote širom sveta. Istraživači u programu preciznih vakcina u Bostonskoj dečjoj bolnici razvili su dve nove tehnologije koje bi ove i buduće mRNA vakcine mogle da učine moćnijim i dugotrajnijim — u manjim dozama i sa manje neželjenih efekata.
Vakcine mRNA COVID-19 koje se trenutno koriste upućuju ćelije da naprave SARS-CoV-2 šiljasti protein. Ovo pomaže imunološkom sistemu da prepozna virus i brzo stvori antitela protiv njega. Međutim, ove vakcine nude samo kratkotrajnu imunološku zaštitu, zahtevaju česta pojačavanja, i loše deluju kod ljudi starijih od 60 godina. Takođe izazivaju inflamatornu reakciju u celom telu, izazivajući neželjene efekte.
Laboratorija dr Davida Dovlinga je tražila nešto bolje. „U trenutnim mRNA vakcinama, isporuka nije kontrolisana“, kaže Dovling. „Imunomodulacija je na neki način nasumična i nije ugrađena u vakcinu. Hteli smo da rešimo oba ova problema kroz racionalni dizajn.“
Dovlingova laboratorija je dugo proučavala prirodni imuni protein koji se zove interleukin-12 (IL-12). Laboratorija je 2012. godine pokazala da IL-12 snažno aktivira dendritične ćelije, ključne osobe koje prvi reaguju u imunološkom sistemu. Dendritičke ćelije mogu da aktiviraju pomoćne i T ćelije ubice, i mogu da obezbede okruženje podrške za razvoj efikasnih odgovora B-ćelija i proizvodnju antitela.
Da bi se optimizovao imuni odgovor, nova studija, objavljena u Science Translational Medicine, koristila je specifičan IL-12, IL-12p70. Bajron Bruk, dr Bajron Bruk, iz programa Precision Vaccine, zajedno je vodio rad sa Valeri Duval, doktorom nauka, iz biotehnološke kompanije Combined Therapeutics, Inc.
Trenutna BioNTech/Pfizer mRNA vakcina protiv COVID-19, otkrili su, ne indukuje proizvodnju IL-12p70 u ljudskim ćelijama. Dakle, dizajnirali su mRNA koja eksplicitno usmerava ćelije da je naprave.
„Želeli smo da damo signal potreban za optimizaciju imunološkog odgovora“, kaže Dauling.
Dizajnirali su mRNA tako da može da stoji samostalno ili da se koristi kao pomoćno sredstvo za turbo punjenje drugih vakcina. Kada su je dali miševima kao pomoćno sredstvo za BioNTech/Pfizer vakcinu, životinje su proizvele velike količine IL-12p70 pored proteina šiljaka.
Adjuvans je podstakao više elemenata imunog odgovora – ne samo proizvodnju antitela, već i proizvodnju citokina i aktivnost imunih ćelija – svaki važan za zaštitu od SARS-CoV-2. Štaviše, kod starijih miševa, imuni odgovor sa adjuvansom dostigao je nivoe slične onima kod mladih odraslih miševa.
Kombinacija adjuvansa i vakcine je takođe proizvela dugotrajniji imunitet nego trenutna vakcina sama. Životinje koje su primale adjuvans pokazale su znake pojačanog imuniteta čak i godinu dana kasnije. Iako je potrebno više istraživanja, adjuvans bi mogao smanjiti potrebu za čestim pojačivačima vakcine kod ljudi.
Nova mRNA uključuje drugu tehnologiju – takozvanu sekvencu zaštite više organa (MOP) – dizajniranu da smanji neželjene efekte.
„Sa MOP sistemom dobijate kontrolisanu distribuciju samo do mišićnih ćelija, gde se vakcina ubrizgava“, kaže Dauling. „Ovo je nekonvencionalno i korak napred.
Iako mRNA putuje do ćelija po celom telu, MOP sekvenca obezbeđuje da deluje samo na mišićno tkivo, što je tim otkrio kada su ga testirali na miševima. U drugim tipovima tkiva, poput vitalnih organa, MOP se vezuje za mikroRNK unutar ćelija, signalizirajući im da recikliraju iRNK tako da ne mogu da je koriste za proizvodnju IL-12p70.
MOP je bio kompatibilan sa mRNA koja kodira SARS-CoV-2 šiljasti antigen i pojačao je efekte IL-12p70 mRNA, izazivajući imunitet i kod miševa i kod hrčaka.
Konačno, zbog snage povećanja proizvodnje IL-12p70, bile su potrebne veoma niske doze BioNTech/Pfizer mRNA vakcine da bi se stimulisao jak imuni odgovor. Ovo bi moglo pomoći da se obezbedi dovoljno zaliha vakcine ako bude potrebna brzo.
„Naša tehnologija nam daje mogućnost da smanjimo dozu vakcine, ali da dobijemo isti nivo imunološkog odgovora“, kaže Bruk. „Ovo je ono što je potrebno da bi se mRNA vakcine više koristile.“
Tim veruje da bi tehnologija mogla biti prilagođena za druge mRNA vakcine u razvoju, kao što su vakcine protiv gripa. Alternativno, njihova mRNA se može dati kao pomoćno sredstvo zajedno sa bilo kojom postojećom vakcinom. Prešli su na testiranje na primatima, čiji imuni sistem više liči na ljudski, sa krajnjim ciljem da započnu kliničko ispitivanje prve faze.
