Kā mRNS un DNS vakcīnas drīz varētu ārstēt vēzi, HIV un autoimūnās slimības  (14)

Šo tehnoloģiju vakcīnu ir izstrādē jau apmēram 30 gadus. Nukleīnskābju vakcīnu pamatā ir princips, ka ģenētiskā informācija plūst no DNS uz RNS, un pēc tam no RNS uz proteīniem. Ikvienam proteīnam, kolīdz zinām tā ģenētisko sekvenci jeb kodu, varam izstrādāt atbilstošu mRNS jeb DNS molekulu, kas dod cilvēka šūnām instrukciju ražot šo proteīnu.

Kad pirmo reizi apsvērām ideju ievietot ģenētisko kodu cilvēka šūnās, pētījām gan DNS, gan RNS. No sākuma mRNS tehnoloģiju vakcīnas diez ko labi nedarbojās. Tās nebija stabilas un izsauca spēcīgu imūnatbildi, kas ne vienmēr bija vēlamā reakcija. Ilgu laiku DNS vakcīnas šajā jomā bija priekšplānā, un arī pirmajos klīniskajos pētījumos tika izmēģināta tieši DNS vakcīna.

Taču pirms septiņiem astoņiem gadiem vadībā sāka izvirzīties mRNS vakcīnas. Pētniekiem bija izdevies atrisināt virkni problēmu – īpaši augstāk minēto nestabilitāti – kā arī atklāt jaunus paņēmienus, lai mRNS veiksmīgi nogādātu šūnās, un jaunas tehnoloģijs, kā modificēt sekvences, lai vakcīnas kļūtu daudz drošākas cilvēkiem. Kolīdz šīs problēmas tika atrisinātas, jau bija skaidrs, ka mRNS vakcīnas kļūs par revolucionāru rīku medicīnā. Tas bija mirkli pirms pasauli pārņēma Covid-19.

Lielākā daļa vakcīnu stimulē antivielu izstrādāšanos. Antivielas ir primārais imūnās atbildes mehānisms, kas palīdz bloķēt infekcijas. Kad sākām pētīt nukleīnskābju vakcīnas, atklājām – tā kā šīs vakcīnas tiek ekspresētas mūsu šūnu iekšienē, tās ir arī ļoti efektīvas T šūnu atbildes ierosināšanā. Šis atklājums veicināja papildus apsvērt, kā zinātnieki nukleīnskābju vakcīnas varētu izmantot ne tikai cīņā ar akūtām infekcijām, bet arī imūnterapijā, ārstējot vēzi, kā arī ārstējot hroniskas infekcijas – HIV, B hepatītu, herpes. Tāpat šīs tehnoloģijas vakcīnas varētu būt noderīgas, ārstējot autoimūnās saslimšanas un pat gēnu terapijā.

T šūnu atbilde ir ļoti būtiska, lai identificētu hroniskas slimības skartas šūnas un aberantas vēža šūnas. T šūnas arī spēlē lielu lomu inficēto un bojāto šūnu likvidēšanā.

Kad šūnu skāris vēzis, tā sāk ražot neoantigēnus. Normālā situācijā imūnsistēma šos neoantigēnus atpazīst – "saprot", ka kaut kas ar šūnu nav kārtībā, un to likvidē. Taču daļai cilvēku veidojas audzēji, jo viņu imūnsistēma nav spējīga pietiekami sekmīgi likvidēt ļaundabīgās šūnas, tāpēc tās spēj savairoties.

Ar mRNS un DNS vakcīnu varētu panākt, ka organisms labāk atpazīst specifiskus neoantigēnus, ko saražojusi vēža skartā šūna. Ja imūnsistēma skaidri spēj tos pamanīt un atpazīt, tā var sekmīgāk likvidēt vēža skartās šūnas.

Šādu stratēģiju varētu izmantot arī hronisku infekciju – HIV, B hepatīta, herpes vīrusa – gadījumā. Šie vīrusi mūsu organismā dzīvo mūžīgi, ja vien imūnsistēma tos pilnībā neiznīdē. Līdzīgi kā nukleīnskābju vakcīnas varētu uztrenēt imūnsistēmu likvidēt vēža šūnas, tās varētu apmācīt mūsu imūnšūnas atpazīt un likvidēt hronisku infekciju skartās šūnas.

Paši pirmie klīniskie pētījumi ar nukleīnskābju vakcīnām tika veikti deviņdesmitajos gados, pētot iespējas ārstēt vēzi, konkrēti – melanomu.

Šobrīd procesā ir vairāki klīniskie pētījumi, kur tiek vērtētas mRNS vakcīnu spējas ārstēt melanomu, prostatas vēzi, olnīcu vēzi, krūts vēzi, leikēmiju, glioblastomu un citas onkoloģiskas saslimšanas, un ir arī cerību raisoši rezultāti. "Moderna" nesen paziņoja, ka pirmās fāzes klīniskajā pētījumā ir pozitīvas indikācijas par mRNS vakcīnas spēju ārstēt limfomu un audzējus.

Ir arī daudz klīnisko pētījumu ar DNS vakcīnām. DNS vakcīnas ir īpaši efektīvas T šūnu atbildes ierosināšanā. Kompānija "Inovio" nesen klīniskajos izmēģinājumos ar DNS vakcīnu konstatēja labus rezultātus cilvēka papilomas vīrusa izraisīta dzemdes kakla vēža ārstēšanā.

Autoimūno saslimšanu gadījumā cilvēka imūnšūnas ir pārāk aktīvas un uzbrūk pašam organismam. Viens no piemēriem ir multiplā skleroze. Cilvēkiem ar šo diagnozi imūnšūnas uzbrūk mielīnam – olbaltumvielai, kas pārklāj gan centrālo nervu sistēmu, gan perifērās nervu sistēmas nervus.

Veids, kā cīnīties pret autoimūnām saslimšanām, ir modulēt imūnšūnu atbildi, lai novērstu, ka tās uzbrūk veselam organismam. Prestatā vakcīnām, kuru mērķis ir stimulēt imūnsistēmu labāk atpazīt kādu patogēnu, autoimūno saslimšanu gadījumā imūnsistēma tiek slāpēta, lai tā neuzbruktu, kad tas nav vajadzīgs. Nesen pētnieki radīja mRNS vakcīnu, kas enkodē mielīnu ar nedaudz pielāgotām ģenētiskajām instrukcijām, lai panāktu, ka tas nestimulē imūnatbildi. Tā vietā, lai aktivētu "normālās" T šūnas, kas veicina imūnatbildi, vakcīna lika organismam izstrādāt T šūnas ar regulējošu funkciju, kas supresēja tikai to T šūnu darbību, kuras nevajadzīgi uzbruka mielīnam.

Pēdējais pielietojums patiesībā ir tas, par kuru pētnieki iedomājās vispirms, kad sāka spriest par DNA un mRNs tehnoloģijām vakcīnās – gēnu terapiju. Dažiem cilvēkiem jau kopš dzimšanas trūkst konkrētu gēnu. Gēnu terapijas mērķis ir apgādāt šūnas ar trūkstošajām instrukcijām, lai saražotu kādu organisma funkcijām būtisku proteīnu.

Labs piemērs šim ir cistiskā fibroze – ģenētiska slimība, ko izraisa mutācijas vienā noteiktā gēnā. Ar DNS vai mRNS vakcīnas palīdzību nākotnē varētu trūkstošo gēnu faktiski aizvietot un tādējādi nodrošināt, ka nu organisms spēj pats saražot vajadzīgos proteīnus. Kolīdz tas notiktu, cistiskās fibrozes simptomi varētu pazust, vismaz uz laiku. Jāņem vērā, ka mRNS cilvēka organismā nesaglabājas ilgu laiku, kā arī tas netiek integrēts cilvēka genomā un nekādā veidā neizmaina cilvēka genomu, tāpēc šajā gadījumā būtu nepieciešamas regulāras balstvakcīnas devas. Pētījumi liecina, ka šis ir virziens ar potenciālu, taču pie šīs tehnoloģijas darbam vēl jāturpinās.

--

Šis raksts ir pārpublicēts no "The Conversation" saskaņā ar "Creative Commons" licenci. Visu rakstu oriģinālvalodā vari lasīt vietnē "The Conversation".

Raksta autore ir Vašingtonas Universitātes Medicīnas skolas mikrobioloģijas profesroe Debora Fulere.