Szczepionki mRNA są nowatorskim typem szczepień wywołującym nabycie odporności na patogen poprzez wprowadzenie fragmentu jego RNA do organizmu pacjenta. Kwas rybonukleinowy w takim preparacie umieszczony jest w odpowiednim wektorze, przykładowo w nanocząsteczce lipidowej. W ciągu ostatniej dekady duże innowacje technologiczne i inwestycje w badania pozwoliły mRNA stać się obiecującym narzędziem profilaktycznym.

Podobnie jak klasyczne szczepionki, szczepionki RNA opierają swoje działanie na wywoływaniu wytwarzania przeciwciał przez komórki odpornościowe. Następnie te białka wiążą się z potencjalnymi patogenami, takimi jak wirusy i bakterie, umożliwiając ich szybkie rozpoznanie przez układ odpornościowy pacjenta. Konwencjonalne typy szczepionek zawierają atenuowane lub nieaktywne patogeny czy też same fragmenty ich struktury. Składniki te są rozpoznawane jako antygeny przez układ immunologiczny osoby, której preparat został podany.

W przypadku szczepionek mRNA w preparacie umieszcza się sekwencję kwasu rybonukleinowego kodującego białko identyczne lub przypominające to, które występuje w patogenie. Po podaniu pacjentowi szczepionki, informacja genetyczna ulega w jego komórkach translacji, co prowadzi do powstania antygenów stymulujących układ odpornościowy. Ostatecznie komórki odpornościowe zaczynają produkować przeciwciała skierowane przeciwko odpowiedniemu patogenowi.

Mechanizm działania szczepionek mRNA wykazuje podobieństwo do tego, który jest wykorzystywany przez namnażające się wirusy. Atakują one komórkę, wprowadzając do niej swój materiał genetyczny. Następnie zmuszają ją do syntezy białek wirusowych. W przypadku szczepionki wykorzystuje się mały fragment materiału genetycznego wirusa, odpowiedzialny za konkretną proteinę. Na jego podstawie tworzy się sekwencję mRNA, która jest następnie umieszczana w odpowiednim wektorze. Po wprowadzeniu szczepionki do organizmu pacjenta, translacji ulega tylko informacja o jednym białku, a nie cały materiał genetyczny wirusa.

Preparaty zawierające sekwencje kwasów nukleinowych stanowią potencjalną alternatywę dla klasycznych szczepionek. Trwają również prace nad wykorzystaniem ich w profilaktyce chorób niezakaźnych, takich jak nowotwory. Wykorzystywanie szczepionek mRNA do walki z chorobami zakaźnymi ma wiele zalet. Najważniejszą korzyścią jest wysokie bezpieczeństwo tego typu preparatów, wynikające z faktu, że mRNA w organizmie pacjenta ulega stopniowej degradacji, a czas jego rozpadu może być odpowiednio modyfikowany. Dodatkowo mRNA jest niezakaźną i nieingerującą w DNA cząsteczką, dzięki czemu nie istnieje potencjalne ryzyko infekcji czy mutagenezy insercyjnej. Między innymi z tych względów możliwe było możliwe zredukowanie części testów w trakcie prac nad szczepionką chroniącą przed COVID-19. Kolejną zaletą szczepionek mRNA jest szybka i tania produkcja, ze względu na wysoką wydajność reakcji transkrypcji in vitro.

Prace nad szczepionką mRNA-1273

Testy kliniczne preparatu mRNA nadzoruje obecnie amerykański National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) przynależący do rządowych National Institutes of Health (NIH). Szczepionka zawiera mRNA kodujące informacje o glikoproteinie powierzchniowej nowego koronawirusa. Białko to tworzy charakterystyczne dla SARS-CoV-2 wypustki w kształcie kolców. Za pomocą nich ten koronawirus łączy się z receptorami ACE2 na powierzchni ludzkich komórek. Wektorem dla mRNA w eksperymentalnym preparacie są lipidowe nanocząsteczki. Nową szczepionkę stworzyła amerykańska firma Moderna, zajmująca się tworzeniem leków opartych na matrycowym RNA.

W pracach nad nową szczepionką pominięto standardowo wymaganą fazę przedkliniczną z wykorzystaniem modeli zwierzęcych. W przypadku tego konkretnego preparatu konieczne byłoby przeprowadzenie testów na transgenicznych gryzoniach wykazujących ekspresję receptora ACE2 charakterystycznego dla ludzi. Wyhodowanie adekwatnej ilości zwierząt GMO potrzebnych do badań zajęłoby wiele tygodni. Ze względu na rozwijającą się sytuację pandemiczną stwierdzono, że konieczne jest przyspieszenie prac badawczych, z pominięciem tego etapu.

Kliniczne prace badawcze, które rozpoczęły się w marcu, są przeprowadzane w dwóch ośrodkach: Kaiser Permanente Washington Research Institute w Seattle oraz Emory Children’s Center przynależącym do Emory University. W trakcie testów zostanie ocenione bezpieczeństwo pod względem wywoływania miejscowych uogólnionych zdarzeń niepożądanych. Oprócz tego w badaniach analizowane jest średnie stężenie przeciwciał skierowanych przeciwko SARS-CoV-2 u pacjentów przed i po szczepieniu. Kolejnym etapem prac jest planowana II faza testów, w której oceniona zostanie skuteczność profilaktyczna szczepionki. Jeżeli badania kliniczne dadzą korzystne wyniki, jest prawdopodobne, że preparat mRNA-1273 trafi na rynek jesienią tego roku.