Szczepionki DNA i RNA wykorzystują materiał genetyczny do dostarczania informacji do komórek ludzkich i wywoływania odpowiedzi immunologicznej. Szczepionki DNA są bezpieczne, niedrogie w produkcji i, w przeciwieństwie do szczepionek RNA, są stabilne w temperaturze pokojowej. Atrybuty te czynią je bardziej obiecującymi dla szybko uodporniających się populacji, zwłaszcza w warunkach ograniczonych zasobów. Szczepionki DNA wykorzystują małe, okrągłe cząsteczki DNA, zwane plazmidami, aby wprowadzić gen z bakterii lub wirusa i wywołać odpowiedź immunologiczną. Na przykład ZyCoV-D, niedawno opracowana szczepionka DNA na COVID-19 dopuszczona w Indiach, składa się z plazmidu, który niesie gen kodujący białko wypustek SARS-CoV-2. Po wejściu do komórki ludzkiej plazmid musi przejść przez cytoplazmę, następnie przez błonę jądra i wejść do jądra komórkowego. Enzymy w jądrze przekształcają wirusowy lub bakteryjny gen, który niesie plazmid, w informacyjne źródło RNA (mRNA). mRNA musi następnie dotrzeć do cytoplazmy, gdzie enzymy przekształcają się w białko bakteryjne lub wirusowe. Układ odpornościowy identyfikuje białko bakteryjne lub wirusowe jako ciało obce i wywołuje odpowiedź immunologiczną. Szczepienie powoduje powstawanie komórek odpornościowych pamięci. Kiedy pojawia się infekcja, komórki te szybko rozpoznają bakterię lub wirusa i zapobiegają ciężkiej chorobie.
Szczepionki DNA vs. mRNA: czym się różnią?
Podobnie do szczepionek DNA, szczepionki mRNA dostarczają materiał genetyczny do ludzkich komórek w celu syntezy jednego lub więcej białek wirusowych lub bakteryjnych. Chociaż szczepionki DNA i mRNA mają kilka podobieństw, istnieją znaczące różnice między nimi. Aby szczepionki DNA były skuteczne, plazmid DNA musi przejść przez błonę komórkową, wejść do cytoplazmy, a następnie dotrzeć do jądra komórkowego przez błonę jądra. W przeciwieństwie do tego, szczepionka mRNA musi tylko przejść przez błonę komórkową, aby dostać się do cytoplazmy. Cytoplazma zawiera enzymy, które wykorzystują informację genetyczną w cząsteczkach mRNA do syntezy białek bakteryjnych lub wirusowych. Ponieważ szczepionki DNA muszą przejść przez dodatkowy etap, wytwarzają znacznie słabszą odpowiedź immunologiczną niż szczepionki mRNA. Jednak pojedynczy plazmid DNA może wytwarzać liczne kopie mRNA. Gdy plazmid DNA dostanie się do jądra, może wytworzyć więcej białka bakteryjnego lub wirusowego niż pojedyncza cząsteczka szczepionki mRNA. Szczepionki mRNA są kruche i wymagają przechowywania i transportu w niskich lub bardzo niskich temperaturach. W przeciwieństwie do tego, szczepionki DNA mają większą stabilność i są łatwiejsze do przechowywania i transportu. Szczepionka DNA COVID-19 ZyCoV-D pozostaje stabilna w temperaturze pokojowej przez co najmniej 3 miesiące, a nawet dłużej w temperaturze 2–8°C (35,6–46,4°F), co czyni ją nieocenioną w miejscach o ciepłym klimacie.
Przewaga nad konwencjonalnymi szczepionkami
Zarówno szczepionki DNA, jak i mRNA są szczepionkami genetycznymi, które mają liczne zalety w porównaniu z innymi konwencjonalnymi szczepionkami. Niektóre konwencjonalne szczepionki wykorzystują osłabione lub inaktywowane wirusy lub bakterie do stymulacji układu odpornościowego. Zastosowanie inaktywowanych lub zabitych patogenów może skutkować słabszą niż pożądana odpowiedzią immunologiczną. Rekombinowane szczepionki podjednostkowe wykorzystują białka wirusowe lub bakteryjne syntetyzowane przez drożdże lub bakterie. Szczepionki podjednostkowe nie wywołują silnej odpowiedzi immunologicznej i często wymagają wielokrotnych zastrzyków przypominających. Ponadto projektowanie i produkcja szczepionek podjednostkowych może być czasochłonna i trudna. W przeciwieństwie do szczepionek wykorzystujących osłabione patogeny, szczepionki DNA i RNA zawierają tylko informacje potrzebne do wytworzenia jednego lub więcej białek bakteryjnych lub wirusowych i nie mogą wygenerować całego patogenu. Co więcej, szczepionki genetyczne aktywują wszystkie elementy układu odpornościowego, zapewniając lepszą ochronę niż inaktywowane patogeny i szczepionki podjednostkowe. Ponadto proces wytwarzania szczepionek DNA i RNA jest tani i prostszy niż w przypadku podjednostek i innych konwencjonalnych szczepionek. Szczepionki DNA i RNA wykorzystują nici DNA lub RNA, które niosą informacje o pożądanym białku bakteryjnym lub wirusowym. Producenci mogą zsyntetyzować je od podstaw za pomocą procesu chemicznego, co oznacza, że mogą szybko dostosować proces wytwarzania szczepionek DNA i RNA, aby zareagować na pojawienie się nowego wariantu lub wirusa.
Szczepionki DNA: Perspektywy
Naukowcy przeprowadzili znaczne badania w ciągu ostatnich 3. dekad, aby rozwiać obawy związane z ograniczoną odpowiedzią immunologiczną wywoływaną przez szczepionki DNA. Analizy te obejmują poprawę stabilności plazmidu w celu spowolnienia jego degradacji, zmianę sekwencji DNA w celu zwiększenia poziomu ekspresji białka oraz zastosowanie adiuwantów w celu wzmocnienia odpowiedzi immunologicznej wytwarzanej przez szczepionkę. Znaczna część badań koncentrowała się również na ulepszaniu metod dostarczania szczepionek DNA w celu uzyskania silniejszej odpowiedzi immunologicznej. Szczepionka DNA COVID-19 opracowana przez Zydus Cadila jest pierwszą szczepionką DNA, która została zatwierdzona do stosowania u ludzi i stanowi znaczący krok naprzód w zakresie szczepionek DNA. Warto zauważyć, że podanie szczepionki ZyCoV-D polega na użyciu prostego, bezigłowego urządzenia, które wykorzystuje wysokie ciśnienie, aby pomóc szczepionce przeniknąć przez powierzchnię skóry. Obecnie trwa kilka badań szczepionek DNA. Należą do nich szczepionki przeciwko chorobom zakaźnym wywołanym przez HIV, wirus Ebola, wirus Zika, grypę, wirus opryszczki i wirus brodawczaka ludzkiego. Naukowcy badają również szczepionki DNA przeciwko różnym rodzajom raka, w tym rakowi trzustki, piersi i szyjki macicy.
Bibliografia:
Źródło zdjęcia: pixabay.com
Więcej komentarzy...