Virala proteiner administreras som antigen i form av ett vaccin och kroppens immunsystem bildar antikroppar mot det givna antigenet vilket ger skydd mot eventuell framtida infektion. Intressant nog är det första gången i mänsklighetens historia som motsvarande mRNA i sig ges i form av ett vaccin som använder cellmaskineriet för uttryck/translation av antigenet/proteinet. Detta förvandlar effektivt kroppens celler till fabriker för att producera antigen, vilket i sin tur ger aktiv immunitet genom att generera antikroppar. Dessa mRNA-vacciner har visat sig vara säkra och effektiva i kliniska prövningar på människor. Och nu, covid-19 mRNA vaccin BNT162b2 (Pfizer/BioNTech) administreras till människorna enligt protokollet. Som det första vederbörligen godkända mRNA-vaccinet är detta en milstolpe inom vetenskapen som har inlett en ny era i läkemedel och läkemedelstillförsel. Detta kan snart se tillämpning av mRNA teknologi för cancerbehandling, utbud av vacciner för andra sjukdomar, och därmed möjligen förändra medicinpraxis och forma läkemedelsindustrin helt i framtiden.
Om ett protein behövs inuti en cell för att behandla ett sjukt tillstånd eller för att fungera som ett antigen för utveckling av aktiv immunitet, måste det proteinet levereras till cellen på ett säkert sätt i intakt form. Detta är fortfarande en uppförsbacke. Kan proteinet uttryckas direkt in i cellen genom att injicera motsvarande nukleinsyra (DNA eller RNA), som sedan använder cellmaskineriet för uttryck?
En grupp forskare kom på idén om ett nukleinsyrakodat läkemedel och visade för första gången 1990 att direkt injektion av mRNA in till musmuskel ledde till uttryck av kodat protein i muskelcellerna(1). Detta öppnade möjligheten för genbaserade terapier, såväl som genbaserade vacciner. Denna utveckling ansågs vara en störande teknologi mot vilken framtida vaccinteknologier kommer att mätas (2).
Tankeprocessen skiftade snabbt från "genbaserad" till "mRNA-baserad informationsöverföring eftersom mRNA erbjöd flera fördelar jämfört med DNA- eftersom mRNA varken integreras i genomet (därav ingen skadlig genomintegration) och inte heller replikerar det. Den har bara element som krävs direkt för uttryck av protein. Rekombination mellan enkelsträngat RNA är sällsynt. Dessutom sönderfaller det inom några dagar i cellerna. Dessa egenskaper gör mRNA mer lämpad som en säker och övergående informationsbärande molekyl för att fungera som vektor för genbaserad vaccinutveckling (3). Med framsteg inom tekniken, särskilt relaterad till syntesen av konstruerade mRNA med rätt koder som skulle kunna levereras in i cellerna för proteinuttryck, breddades omfattningen ytterligare från vacciner till terapeutiska läkemedel. Användning av mRNA började få uppmärksamhet som en läkemedelsklass med potentiell tillämpning inom områdena cancerimmunterapi, infektionsvacciner, mRNA-baserad induktion av pluripotenta stamceller, mRNA-assisterad leverans av designernukleaser för genomteknik etc. (4).
Uppkomst av mRNA-baserade vacciner och terapeutika fick ytterligare resultat av resultat från prekliniska prövningar. Dessa vacciner visade sig framkalla potent immunsvar mot mål för infektionssjukdomar i djurmodeller av influensavirus, zikavirus, rabiesvirus och andra. Lovande resultat har också setts genom att använda mRNA i kliniska cancerprövningar (5). När de insåg teknologins kommersiella potential gjorde industrier enorma FoU-investeringar i mRNA-baserade vacciner och läkemedel. Till 2018 kan till exempel Moderna Inc. redan ha investerat mer än en miljard dollar medan de fortfarande är år borta från någon marknadsförd produkt (6). Trots samordnade ansträngningar för användning av mRNA som en terapeutisk modalitet i vacciner mot infektionssjukdomar, cancerimmunterapier, behandling av genetiska sjukdomar och proteinersättningsterapier, har tillämpningen av mRNA-teknologi begränsats på grund av dess instabilitet och benägenhet att nedbrytas av nukleaser. Kemisk modifiering av mRNA hjälpte lite men intracellulär leverans förblev fortfarande ett hinder även om lipidbaserade nanopartiklar används för att leverera mRNA (7).
Verklig drivkraft för framstegen inom mRNA-teknologin för terapi kom, med tillstånd av en olycklig situation som presenterats av den globala Covid-19 pandemisk. Utveckling av ett säkert och effektivt vaccin mot SARS-CoV-2 blev högsta prioritet för alla. En storskalig multicentrisk klinisk prövning genomfördes för att fastställa säkerheten och effektiviteten av COVID-19 mRNA-vaccinet BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Försöket startade den 10 januari 2020. Efter cirka elva månaders rigoröst arbete visade data från den kliniska studien att covid-19 kan förebyggas genom vaccination med BNT162b2. Detta gav ett bevis på att mRNA-baserat vaccin kan ge skydd mot infektioner. Den aldrig tidigare skådade utmaningen från pandemin hjälpte till att bevisa att ett mRNA-baserat vaccin kan utvecklas i snabb takt, om tillräckliga resurser görs tillgängliga (8). Modernas mRNA-vaccin fick också tillstånd för akut användning av FDA förra månaden.
Både covid-19 mRNA-vacciner dvs BNT162b2 från Pfizer/BioNTech och Moderna s mRNA-1273 används nu för att vaccinera människor enligt de nationella protokollen för administrering av vaccin (9).
Framgången för två Covid-19 mRNA (BNT162b2 från Pfizer/BioNTech och Modernas mRNA-1273)-vacciner i kliniska prövningar och deras efterföljande godkännande för användning är en milstolpe inom vetenskap och medicin. Detta har visat sig vara en hittills oprövad, högpotential medicinsk teknologi som vetenskapssamhället och läkemedelsindustrin har eftersträvat i nästan tre decennier (10).
Den nya entusiasmen efter denna framgång kommer säkert att samla energi efter pandemin och mRNA-terapi skulle ytterligare visa sig vara en störande teknologi som inleder en ny era inom medicin och vetenskapen om läkemedelsleverans.
***
Referensprojekt
- Wolff, JA et al., 1990. Direkt genöverföring till musmuskel in vivo. Science 247, 1465-1468 (1990). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1690918
- Kaslow DC. En potentiell störningsteknik i vaccinutveckling: genbaserade vacciner och deras tillämpning på infektionssjukdomar. Trans R Soc Trop Med Hyg 2004; 98:593 – 601; http://dx.doi.org/10.1016/j.trstmh.2004.03.007
- Schlake, T., Thess A., et al., 2012. Utveckling av mRNA-vaccinteknologier. RNA-biologi. 2012 1 nov; 9(11): 1319 1330. DOI: https://doi.org/10.4161/rna.22269
- Sahin, U., Karikó, K. & Türeci, Ö. mRNA-baserad terapi — utvecklar en ny klass av läkemedel. Nature Review Drug Discovery 13, 759–780 (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd4278
- Pardi, N., Hogan, M., Porter, F. et al., 2018. mRNA-vacciner — en ny era inom vaccinologi. Nature Review Drug Discovery 17, 261–279 (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243
- Cross R., 2018. Kan mRNA störa läkemedelsindustrin? Publicerad 3 september 2018. Chemical & Engineering News Volym 96, nummer 35 Tillgänglig online på https://cen.acs.org/business/start-ups/mRNA-disrupt-drug-industry/96/i35 Tillträde den 27 december 2020.
- Wadhwa A., Aljabbari A., et al., 2020. Möjligheter och utmaningar vid leverans av mRNA-baserade vacciner. Publicerad: 28 januari 2020. Pharmaceutics 2020, 12(2), 102; DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020102
- Polack F., Thomas S., et al., 2020. Säkerhet och effekt av BNT162b2 mRNA Covid-19-vaccin. New England Journal of Medicine. Publicerad 10 december 2020. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577
- Public Health England, 2020. Vägledning – Nationellt protokoll för COVID-19 mRNA-vaccin BNT162b2 (Pfizer/BioNTech). Publicerad 18 december 2020. Senast uppdaterad 22 december 2020. Tillgänglig online på https://www.gov.uk/government/publications/national-protocol-for-covid-19-mrna-vaccine-bnt162b2-pfizerbiontech Tillträde den 28 december 2020.
- Servick K., 2020. mRNA:s nästa utmaning: Kommer det att fungera som ett läkemedel? Vetenskap. Publicerad 18 dec 2020: Vol. 370, nummer 6523, s. 1388-1389. DOI: https://doi.org/10.1126/science.370.6523.1388 Finns online på https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1388/tab-article-info
***
