Självförstärkande mRNA (saRNA): The Next Generation RNA Platform for Vaccines 

Till skillnad från konventionellt mRNA vacciner som endast kodar för målantigenerna, de självförstärkande mRNA:erna (saRNAs) kodar för icke-strukturella proteiner och promotorer, vilket gör saRNA replikoner med förmåga att transkribera in vivo i värdcellerna. Tidiga resultat indikerar att deras effektivitet, när de ges i mindre doser, är i nivå med vanliga doser av konventionella doser. mRNA. På grund av låga doskrav, färre biverkningar och längre verkningstid framstår saRNA som en bättre RNA-plattform för vacciner (inklusive för v.2.0 av mRNA COVID-vacciner) och nyare terapier. Inget saRNA-baserat vaccin eller läkemedel är ännu godkänt för mänsklig användning. Men betydande framsteg på detta område har potential att inleda en renässans när det gäller förebyggande och behandling av infektioner och degenerativa sjukdomar.  

Onödigt att säga att mänskligheten är svag inför pandemier som COVID. Vi alla upplevde det och påverkades av det på ett eller annat sätt; miljoner kunde inte överleva nästa morgon. Med tanke på att Kina också hade ett massivt vaccinationsprogram mot covid-19, är de senaste mediarapporterna om fall av fall och dödlighet i och runt Peking oroande. Behovet av beredskap och obeveklig strävan efter mer effektiv vacciner och terapi kan inte understrykas.  

Den extraordinära situation som covid-19-pandemin presenterade gav en möjlighet för de lovande RNA teknik för att komma ur ålder. Kliniska prövningar kunde genomföras i rekordfart och mRNA baserad covid vacciner, BNT162b2 (tillverkad av Pfizer/BioNTech) och mRNA-1273 (av Moderna) fick EUA från tillsynsmyndigheterna och spelade i sinom tid en viktig roll för att ge skydd mot pandemin till människor, särskilt i Europa och Nordamerika¹. Dessa mRNA vacciner är baserade på syntetiska RNA-plattformar. Detta möjliggör snabb, skalbar och cellfri industriell produktion. Men dessa är inte utan begränsningar som höga kostnader, kall leveranskedja, minskande antikroppstitrar, för att nämna några.  

mRNA vacciner används för närvarande (kallas ibland för konventionell eller 1:a generationen mRNA vacciner) är baserade på kodning av det virala antigenet i syntetiskt RNA. Ett icke-viralt leveranssystem transporterar transkriptet till värdcellens cytoplasma där det virala antigenet uttrycks. Det uttryckta antigenet inducerar sedan immunsvar och ger aktiv immunitet. Eftersom RNA lätt bryts ned och detta mRNA i vaccinet inte kan självtranskribera, måste en avsevärd mängd syntetiska virala RNA-transkript (mRNA) administreras i vaccinet för att framkalla önskat immunsvar. Men vad händer om det syntetiska RNA-transkriptet är inkorporerat även med icke-strukturella proteiner och promotorgener, förutom det önskade virala antigenet? Vilken RNA transkript kommer att ha förmåga att transkribera eller självförstärka sig själv när det transporteras in i värdcellen även om det kommer att vara längre och tyngre och dess transport till värdcellerna kan vara mer komplex.  

Till skillnad från konventionella (eller icke-förstärkande) mRNA som endast har koder för det riktade virala antigenet, det självförstärkande mRNA (saRNA), har förmåga att transkribera sig själv när in vivo i värdcellerna på grund av närvaron av nödvändiga koder för icke-strukturella proteiner och en promotor. mRNA-vaccinkandidater baserade på självförstärkande mRNA hänvisas till som andra eller nästa generation mRNA vacciner. Dessa erbjuder bättre möjligheter i form av lägre doskrav, relativt färre biverkningar och längre verkningslängd/effekter ^(2-5). Båda versionerna av RNA-plattformen är kända för det vetenskapliga samfundet under en tid. Som svar på pandemi valde forskare en icke-replikerande version av mRNA-plattformen för vaccinutveckling med tanke på dess enkelhet och krav på pandemisituationen och för att först skaffa sig erfarenhet av icke-förstärkande version, när försiktighet berättigade. Nu har vi två godkända mRNA vacciner mot COVID-19, och flera vaccin- och terapikandidater på gång som t.ex HIV-vaccin och behandling av Charcot-Marie-Tooths sjukdom.  

saRNA-vaccinkandidater mot COVID-19  

Intresset för saRNA-vaccin är inte särskilt nytt. Inom några månader från början av pandemin, i mitten av 2020, McKay et al,. hade presenterat en saRNA-baserad vaccinkandidat som visade höga antikroppstitrar i mussera och bra neutralisering av viruset⁶. Den kliniska fas-1-prövningen av VLPCOV-01 (en självförstärkande RNA vaccinkandidat) på 92 friska vuxna vars resultat publicerades på preprint förra månaden drog slutsatsen att lågdosadministrering av detta saRNA baserad vaccinkandidatinducerad immunrespons jämförbar med konventionellt mRNA-vaccin BNT162b2 och rekommenderar dess vidareutveckling som boostervaccin⁷. I en annan nyligen publicerad studie som genomfördes som en del av den kliniska studien COVAC1 för att utveckla strategi för boosterdosadministration, fann man ett överlägset immunsvar hos personer som hade tidigare covid-19 och fått en ny självförstärkande RNA (saRNA) COVID-19-vaccin plus ett brittiskt godkänt vaccin⁸. En preklinisk prövning av ny oral vaccinkandidat baserad på självförstärkning RNA på musmodell framkallade hög antikroppstiter⁹.  

saRNA-vaccinkandidat mot influensa  

Influensa vacciner som för närvarande används är baserade på inaktiverade virus eller syntetisk rekombinant (syntetisk HA-gen kombinerad med ett baculovirus)¹⁰. En självförstärkande mRNA-baserad vaccinkandidat kan inducera immunitet mot flera virala antigener. Preklinisk prövning av sa-mRNA bicistronisk A/H5N1-vaccinkandidat mot influensa på möss och illrar framkallade potent antikropp och T-cellssvar som motiverar utvärdering på människor i kliniska prövningar¹¹.  

Vacciner mot covid-19 har fått fokuserad uppmärksamhet av uppenbara skäl. Vissa prekliniska arbeten mot tillämpning av RNA-plattformar har gjorts för andra infektioner och icke-infektiösa sjukdomar såsom cancer, Alzheimers sjukdom och ärftliga sjukdomar; dock är inget saRNA-baserat vaccin eller läkemedel godkänt för mänsklig användning ännu. Mer forskning behöver utföras om användningen av saRNA-baserade vacciner för att på ett heltäckande sätt förstå deras säkerhet och effekt för användning på människor.

***

Referenser:  

1. Prasad U., 2020. Covid-19 mRNA Vaccine: A Milestone in Science and a Game Changer in Medicine. Vetenskaplig europeisk. Publicerad 29 december 2020. Tillgänglig online på http://scientificeuropean.co.uk/medicine/covid-19-mrna-vaccine-a-milestone-in-science-and-a-game-changer-in-medicine/  

2. Bloom, K., van den Berg, F. & Arbuthnot, P. Självförstärkande RNA-vaccin för infektionssjukdomar. Gene Ther 28, 117-129 (2021). https://doi.org/10.1038/s41434-020-00204-y 

3. Pourseif MM et al, 2022. Självförstärkande mRNA-vaccin: Verkningssätt, design, utveckling och optimering. Drug Discovery Today. Volym 27, nummer 11, november 2022, 103341. DOI: https://doi.org/10.1016/j.drudis.2022.103341  

4. Blakney AK et al, 2021. En uppdatering om utveckling av självförstärkande mRNA-vaccin. Vaccines 2021, 9(2), 97; https://doi.org/10.3390/vaccines9020097  

5. Anna Blakney; Nästa generation av RNA-vacciner: självförstärkande RNA. Biochem (Lond) 13 augusti 2021; 43 (4): 14–17. doi: https://doi.org/10.1042/bio_2021_142 

6. McKay, PF, Hu, K., Blakney, AK et al. Självförstärkande RNA SARS-CoV-2 lipid nanopartikelvaccinkandidat inducerar höga neutraliserande antikroppstitrar hos möss. Nat Commun 11, 3523 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-17409-9 

7. Akahata W., et al 2022. Säkerhet och immunogenicitet hos SARS-CoV-2 självförstärkande RNA-vaccin som uttrycker förankrad RBD: en randomiserad, observatörsblind, fas 1-studie. Preprint medRxiv 2022.11.21.22281000; Upplagt 22 november 2022. doi: https://doi.org/10.1101/2022.11.21.22281000  

8. Elliot T, et al. (2022) Förbättrade immunsvar efter heterolog vaccination med självförstärkande RNA- och mRNA-covid-19-vacciner. PLoS Pathog 18(10): e1010885. Publicerad: 4 oktober 2022. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1010885 

9. Keikha, R., Hashemi-Shahri, SM & Jebali, A. Utvärderingen av nya orala vacciner baserade på självförstärkande RNA-lipidnanpartiklar (saRNA LNP), saRNA-transfekterade Lactobacillus plantarum LNP och saRNA-transfekterade Lactobacillus SARS-CoV för att neutralisera -2 varianter alfa och delta. Sci Rep 11, 21308 (2021). Publicerad: 29 oktober 2021. https://doi.org/10.1038/s41598-021-00830-5 

10. CDC 2022. Hur influensavaccin görs. Finns online på https://www.cdc.gov/flu/prevent/how-fluvaccine-made.htm nås på 18 December 2022. 

11. Chang C., et al 2022. Självförstärkande mRNA bicistroniska influensavaccin höjer korsreaktiva immunsvar hos möss och förhindrar infektion hos illrar. Molekylära terapimetoder & klinisk utveckling. Volym 27, 8 december 2022, sid 195-205. https://doi.org/10.1016/j.omtm.2022.09.013  

***