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信使RNA:它是如何工作的性质和生产疫苗

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谈话

这篇文章是转载的谈话基于知识共享许可协议。读了原文2021年9月6日发布。

疫苗长期以来一直世界各地的公共卫生规划不可分割的一部分,减少传染病的传播和严重程度。的成功免疫策略保护儿童免受疾病如脊髓灰质炎、乙型肝炎、麻疹,流感和肺炎球菌病和成人,可以看到在全球范围内

COVID-19流行创造了迫切需要一种有效的疫苗。这就是信使核糖核酸(mRNA)疫苗,这是分类作为新一代技术,获得声望。数十年的研究和临床发展为癌症治疗和疫苗合成mRNA平台流感等传染病,疟疾和狂犬病,终于得到了回报现代化辉瑞/ BioNTechCOVID-19 mRNA疫苗收到紧急使用授权。因此,信使rna技术已经一跃成为公众关注的焦点。

开发合成mRNA成疫苗

核糖核酸(RNA)是一种天然的分子中发现我们所有的细胞。有许多类型的RNA,每个都有不同的功能。顾名思义,信使rna作为重要的人类细胞信使。这些分子携带独特的密码,告诉我们的细胞蛋白质,何时让他们。复制的代码从一个细胞的细胞核DNA链,在这一过程被称为转录。然后运输到细胞质mRNA(解决方案中包含的细胞)的消息是“读”和由细胞的蛋白质生产机械翻译。结果是一种重要的蛋白质,如酶、抗体、激素或细胞的结构部件。

近40年前科学家发现他们可以模仿合成mRNA转录和生产没有细胞。的过程,称为体外转录,可以生成很多信使rna分子链的DNA在试管中。这需要一种酶(称为RNA聚合酶)和核苷酸(分子DNA和RNA的构建块)。混合在一起时,聚合酶读取DNA链并将代码转换成一串信使rna,通过连接不同的核苷酸在正确的顺序。

当体外转录mRNA引入一个细胞,它是“阅读”细胞的蛋白质生产机械用类似的方式如何自然的信使rna的功能。原则上,这个过程可用于生成合成信使rna编码任何感兴趣的蛋白质。在疫苗的情况下,信使rna编码的病毒蛋白被称为抗原。一旦翻译,抗原引发免疫反应,帮助对病毒提供保护。信使rna是短暂的,不改变细胞的DNA。所以它是安全的疫苗和治疗方法的发展。

体外转录的一个主要优点是,它不需要细胞产生mRNA。它具有一定的制造优势其他疫苗技术——快速的周转时间和减少生物安全风险,例如。仅用了25天生产一批临床现代化的脂质纳米粒mRNA候选疫苗,在2020年3月成为第一个COVID-19疫苗进入人体临床试验。

重要的是,体外转录颗粒,合成mrna的生产管道是灵活的和新疫苗或治疗方法可以简化成现有设施。通过取代DNA编码、设施可以很容易地从生产一种信使rna疫苗切换到另一个。这不仅不会过时的现有的mRNA生产设施,快速将会是至关重要的,因为疫苗反应新的大流行和新兴的疾病暴发。

信使核糖核酸疫苗如何工作?

我们今天所熟悉的信使核糖核酸疫苗得益于多年的研究、设计和优化。了解合成RNA在细胞已被证明基本认可发展有效的疫苗。通常,信使rna编码了一个已知的病毒抗原。COVID-19 mRNA的疫苗,序列编码SARS-CoV-2突起蛋白或受体结合域已经被使用。这些antigen-encoding mRNA分子纳入非常小的颗粒的主要脂质(脂肪)。脂质粒子有两个主要功能:它保护的信使rna降解并帮助运送到细胞。一旦在细胞质中,信使rna是翻译成触发免疫反应的抗原。

这个过程实际上是一个训练你的免疫系统,它通常需要几周你的适应性免疫成熟和同步。信使核糖核酸疫苗已经所示刺激双臂的适应性免疫反应,这对建立保护是很重要的。体液免疫(B细胞)产生抗体,免疫细胞(T细胞)有助于检测感染细胞。当前的mRNA COVID-19疫苗接种程序使用两个剂量(prime - boost)方法,旨在加强你对SARS-CoV-2病毒的适应性免疫反应。

另一种类型的信使核糖核酸疫苗,称为self-amplifying RNA,可能只需要一个单一的低剂量达到相同级别的保护。在一个细胞,这些self-amplifying核糖核酸疫苗可以将信使RNA复制代码。这意味着更多的抗原可以产生更少的RNA。几个COVID-19核糖核酸疫苗目前在临床试验中正在探索self-amplifying RNA技术。

信使核糖核酸疫苗COVID-19之外

这是一个激动人心的时刻信使rna技术。多亏了政府的协作努力,资助机构、学术界、生物技术和制药公司,信使rna药物产品的大规模生产成为现实。的成功现代化辉瑞/ BioNTechCOVID-19疫苗帮助重振持续的信使rna的研究。

信使RNA和self-amplifying RNA显示潜在作为多种传染病包括流感疫苗,呼吸道合胞病毒,狂犬病,埃博拉病毒、疟疾和hiv - 1。加上治疗应用中,最值得注意的是免疫疗法治疗癌症,信使rna技术将继续完善和拓展,形成不可分割的一部分,未来的药物开发。

克里斯蒂布鲁姆写的,组长:下一代疫苗、抗病毒基因疗法的研究单位,威特沃特斯兰德大学。