لقاحات DNA و mRNA
تحديث فيدرست Martina Feichter علم الأحياء من خلال صيدلية متخصصة في إنسبروك وانغمست أيضًا في عالم النباتات الطبية. من هناك لم يكن بعيدًا عن الموضوعات الطبية الأخرى التي ما زالت تأسرها حتى يومنا هذا. تدربت كصحفية في أكاديمية أكسل سبرينغر في هامبورغ وتعمل في منذ عام 2007 - في البداية كمحرر ومنذ عام 2012 ككاتبة مستقلة.
المزيد عن خبراء يتم فحص جميع محتويات بواسطة الصحفيين الطبيين.
لقاحات DNA و mRNA تمثل جيلاً جديدًا من اللقاحات تعمل بطريقة مختلفة تمامًا عن اللقاحات الحية والميتة المعروفة. اكتشف كيف يبدو ذلك وما هي المزايا والمخاطر المحتملة التي تجلبها لقاحات DNA و mRNA معهم هنا!
ما هي لقاحات mRNA و DNA؟
تنتمي لقاحات mRNA (قصيرة: لقاحات RNA) ولقاحات DNA إلى فئة جديدة من اللقاحات الجينية. تم بحثها واختبارها بشكل مكثف لعدة سنوات. في أعقاب وباء كورونا ، تمت الموافقة على لقاحات mRNA لتحصين البشر لأول مرة. يختلف مبدأ عملها عن مبدأ المكونات النشطة السابقة.
اللقاحات الكلاسيكية الحية والميتة تجلب مسببات الأمراض أو أجزاء منها ضعيفة أو ميتة أو معطلة إلى الجسم.يتفاعل الجهاز المناعي عن طريق تكوين أجسام مضادة محددة ضد هذه المواد الغريبة ، والتي تُعرف باسم المستضدات. ثم يطور الشخص الملقح مناعة ضد العامل الممرض المعني.
تختلف اللقاحات الجديدة المستندة إلى الجينات (لقاحات الحمض النووي والـ mRNA): فهي تقوم فقط بتهريب المخطط الجيني لمستضدات الممرض إلى الخلايا البشرية. ثم تستخدم الخلايا هذه التعليمات لتجميع المستضدات نفسها ، والتي تؤدي بعد ذلك إلى استجابة مناعية محددة. باختصار: مع اللقاحات الجينية ، يتم نقل جزء من إنتاج اللقاح المعقد - استخراج المستضدات - من المختبر إلى الخلايا البشرية.
بالإضافة إلى لقاحات DNA و mRNA ، تشمل اللقاحات الجينية أيضًا ما يسمى بلقاحات الناقل.
ما هي DNA و mRNA؟
اختصار DNA هو اختصار لحمض الديوكسي ريبونوكلييك. إنه ناقل للمعلومات الجينية في معظم الكائنات الحية ، بما في ذلك البشر. الحمض النووي عبارة عن سلسلة مزدوجة تقطعت بها السبل من أربع كتل بناء (تسمى القواعد) مرتبة في أزواج - على غرار سلم الحبل. ترتيب الأزواج الأساسية هو رمز للمخطط ، على أساسه يتم إنتاج آلاف البروتينات. هم أساس بنية ووظيفة الجسم كله.
من أجل إنتاج بروتين معين ، تستخدم الخلية أولاً إنزيمات معينة (بوليميراز) لإنشاء "نسخة" من جزء الحمض النووي مع تعليمات التجميع المقابلة (الجين) في شكل مرنا أحادي السلسلة (حمض الريبونوكلي المرسال). هذه العملية تسمى النسخ. يترك mRNA النواة ويقرأ في بلازما الخلية (السيتوبلازم). يتم تجميع البروتين المعني على أساس تعليمات التجميع هذه. تسمى هذه "الترجمة" للمخطط الجيني إلى بروتين بالترجمة.
كيف تعمل لقاحات DNA و mRNA؟
تحتوي لقاحات الدنا على مخطط الحمض النووي (الجين) لمستضد في العامل الممرض. في حالة لقاحات mRNA ، يتوفر مخطط المستضد هذا بالفعل في شكل mRNA. وهذه هي الطريقة التي يعمل بها التحصين باستخدام لقاح DNA أو mRNA:
لقاح مرنا
يمكن أن يكون mRNA موجودًا "عارياً" في اللقاح. ومع ذلك ، فإن الرنا المرسال غير المعبأ حساس للغاية وهش. يقوم الجسم أيضًا بتفكيكها بسرعة ، خاصةً إذا تم حقن اللقاح في العضلات. لذلك ، يتم تثبيت mRNA على الأقل ، على سبيل المثال بواسطة جزيئات بروتينية خاصة.
ومع ذلك ، عادة ما يكون مخطط mRNA لمولد الضد الممرض في حزمة. من ناحية ، يحمي هذا الرنا المرسال الهش ، ومن ناحية أخرى ، يسهل امتصاص المادة الوراثية الغريبة في خلية الجسم. يمكن أن تتكون العبوة ، على سبيل المثال ، من الجسيمات النانوية الدهنية ، أو LNP للقصير (الدهون = الدهون). في بعض الأحيان يتم تغليف mRNA الأجنبي أيضًا في الجسيمات الشحمية. هذه حويصلات صغيرة بداخلها طور مائي محاط بطبقة ثنائية من الدهون. تشبه هذه القشرة كيميائيًا غشاء الخلية.
بعد أن يتم امتصاص الرنا المرسال الأجنبي في الخلية ، يتم "قراءته" مباشرة في السيتوبلازم. تقوم الخلية بعد ذلك بإنتاج بروتين الممرض المقابل (مستضد) ثم تقدم هذا على سطح الخلية الخاصة بها. ثم يتعرف الجهاز المناعي على البنية الغريبة ويبدأ الاستجابة المناعية. من بين أمور أخرى ، ينتج الجسم الآن الأجسام المضادة المناسبة. وهذا يسمح للجسم بالتفاعل بسرعة مع العامل الممرض نفسه في حالة حدوث عدوى "حقيقية". بدوره ، يتفكك الحمض النووي الريبي المرسال الملقح مرة أخرى بسرعة نسبية.
لقاح الحمض النووي
عادة ما يتم بناء مخطط الحمض النووي لمستضد الممرض أولاً في بلازميد لا يمكن أن يتكاثر. البلازميد عبارة عن جزيء DNA دائري صغير يوجد عادة في البكتيريا.
يخترق البلازميد خلايا الجسم مع مخطط المستضد. في بعض لقاحات الحمض النووي ، يتم دعم ذلك عن طريق التثقيب الكهربائي: في موقع البزل ، تُستخدم نبضات كهربائية قصيرة لزيادة نفاذية غشاء الخلية لفترة وجيزة بحيث يمكن للجزيئات الأكبر مثل الحمض النووي الغريب المرور بسهولة أكبر.
يتم نسخ مخطط مستضد DNA إلى mRNA في نواة الخلية. هذا يترك النواة ويترجم إلى المستضد المقابل في السيتوبلازم. غالبًا ما يكون بروتينًا سطحيًا للعامل الممرض. ثم يتم دمجها في غلاف الخلية. هذا البروتين الغريب الموجود على سطح الخلية يستدعي في النهاية جهاز المناعة على الساحة. ينطلق رد فعل دفاعي محدد. إذا أصيب الشخص الملقح بعد ذلك بالعوامل الممرضة الفعلية ، يمكن للجسم محاربته بشكل أسرع.
هل اللقاحات تنقذ المخاطر؟
الشاغل الرئيسي لبعض الناس هو أن لقاحات الرنا المرسال والحمض النووي يمكن أن تلحق الضرر أو تغير الجينوم البشري. لكن حتى الآن لا يوجد دليل على ذلك. كما لا يوجد دليل على أن التطعيمات يمكن أن تسبب أمراضًا مثل السرطان.
هل تستطيع لقاحات الرنا المرسال تغيير الجينوم البشري؟
يكاد يكون من المستحيل أن تتسبب لقاحات الرنا المرسال في إتلاف أو تغيير الجينوم البشري. هناك عدة أسباب لذلك:
>> لا يدخل mRNA إلى نواة الخلية: من ناحية ، فإن mRNA الأجنبي الذي تم تهريبه إلى الخلايا والحمض النووي البشري يقبع في أماكن مختلفة - يبقى mRNA في بلازما الخلية ، بينما يقع الحمض النووي البشري في الخلية نواة. يتم فصل هذا عن الخلية بواسطة غشاء. صحيح أن هناك مسام نووية يدخل من خلالها الرنا المرسال من نواة الخلية إلى بلازما الخلية. ومع ذلك ، فهذه عملية معقدة تعمل فقط في اتجاه واحد. لا يوجد طريق للعودة.
>> لا يمكن دمج mRNA في DNA: من ناحية أخرى ، فإن mRNA و DNA لهما تركيبات كيميائية مختلفة. لذلك ، لا يمكن دمج mRNA في الجينوم البشري على الإطلاق. للقيام بذلك ، يجب أولاً إعادة كتابته في الحمض النووي. تتطلب هذه الخطوة إنزيمات خاصة معروفة منذ فترة طويلة من فيروسات معينة (الفيروسات القهقرية) ، ولكنها تحدث أيضًا في الخلايا البشرية ، كما كان معروفًا منذ بعض الوقت. فهل يمكن تصور أن الرنا المرسال الذي يتم إعطاؤه كلقاح يمكن تحويله إلى حمض نووي ثم دمجه في الجينوم البشري؟
دعونا نفكر أولاً في إنزيمات الفيروسات القهقرية: هذه الأنواع من الفيروسات (والتي تشمل أيضًا فيروس نقص المناعة البشرية المسبب لمرض الإيدز) لها الإنزيمات العكسية المنتسخة والتكامل. بمساعدتهم ، يمكن للفيروسات نسخ جينوم الحمض النووي الريبي الخاص بها إلى الحمض النووي ثم دمجها في جينوم الحمض النووي لخلية بشرية مصابة.
من الناحية النظرية ، يمكن تصور ما يلي: إذا كان الشخص المصاب بفيروس RNA (مثل HIV) قد حصل على لقاح mRNA والفيروس في خلية الجسم ، فإن الإنزيمات الفيروسية من بين العديد من قطع mRNA البشرية الموجودة في الخلية في أي وقت ، من بين كل الأشياء "تصطاد" الرنا المرسال الذي يتم إدخاله كلقاح ونسخه إلى الحمض النووي.
من أجل أن يحدث هذا ، وهو أمر غير مرجح على أي حال ، سيكون من الضروري وجود عامل آخر: يتطلب نسخ mRNA إلى DNA تسلسل بدء جيني (يسمى "التمهيدي") ، والذي تجلبه فيروسات RNA نفسها معهم. ومع ذلك ، تم تصميم هذا التمهيدي بحيث يتم نسخ جينوم RNA الخاص بالفيروس فقط إلى DNA - وليس أي mRNA آخر موجود في الخلية. ولقاحات mRNA نفسها لا تحتوي على "مادة أولية".
لذلك فمن المستحيل عمليا أن يتم نسخ لقاح mRNA إلى DNA بهذه الطريقة ثم دمجها في الجينوم البشري.
يمكن الوصول إلى نفس النتيجة إذا نظر المرء إلى الإنزيمات البشرية التي يمكنها نسخ الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي: كما ذكرنا في البداية ، يمكن للخلية استخدام إنزيمات البوليميراز لترجمة الحمض النووي إلى mRNA ، والتي تعمل بعد ذلك كقالب لتخليق البروتين في بلازما الخلية . ومع ذلك ، فإن البوليميرات لها مهام أخرى أيضًا: قبل انقسام الخلية ، فإنها تكرر جينوم الحمض النووي البشري بحيث تتلقى كل خلية ابنة يتم إنشاؤها بعد ذلك مجموعة كاملة من المعلومات الجينية. يمكن للبوليميراز أيضًا إصلاح تلف الحمض النووي.
لفترة طويلة كان يُعتقد أن البوليميرات يمكنها فقط إعادة كتابة الحمض النووي إلى mRNA و DNA في DNA. من المعروف الآن ، مع ذلك ، أن بعض البوليميرات يمكنها أيضًا نسخ الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي (مثل النسخ العكسي للفيروسات القهقرية). قبل كل شيء ، فإن ما يسمى بوليميراز ثيتا لديه هذه القدرة. وظيفة هذا الإنزيم هي إصلاح تلف الحمض النووي. على سبيل المثال ، إذا كانت هناك قطعة مفقودة في أحد خيطي قطعة DNA ، فيمكن لـ polymerase theta إعادة تجميع القطعة المفقودة باستخدام الخيط الثاني التكميلي الفردي للحمض النووي (أي ترجمة DNA-DNA).
كما تم اكتشافه مؤخرًا ، يمكن لهذا الإنزيم أيضًا استخدام RNA كقالب وترجمته إلى DNA - بشكل أكثر كفاءة وبأخطاء أقل مما يمكنه نسخ الحمض النووي. قد تفضل بوليميراز ثيتا استخدام نسخ mRNA كقالب لإصلاح تلف الحمض النووي.
فهل يستطيع الإنزيم أيضًا نسخ mRNA المعطى كلقاح إلى DNA؟ من وجهة نظر الخبراء ، هذا غير محتمل ، وللسبب نفسه الذي يجعل إنزيم النسخ العكسي للفيروس غير قادر على القيام بذلك - فإن تسلسل البدء الجيني الضروري ("التمهيدي") مفقود.
هل تستطيع لقاحات الحمض النووي تغيير الجينوم البشري؟
يختلف الوضع إلى حد ما مع ما يسمى بلقاحات الحمض النووي. يتوافق الهيكل مع بنية الحمض النووي البشري. ومع ذلك ، يرى الخبراء أنه من غير المحتمل للغاية أن يتم دمجهم عن طريق الخطأ في الجينوم البشري: سنوات من التجارب والتجارب مع لقاحات الحمض النووي المعتمدة بالفعل في الطب البيطري لم تقدم أي دليل على ذلك.
هل يمكن لقاحات الرنا المرسال والحمض النووي أن تسبب أمراض المناعة الذاتية؟
لا يبدو أن الخطر هنا أعلى من اللقاحات التقليدية الحية والميتة. أي شكل من أشكال التطعيم له تأثير منشط على جهاز المناعة. في حالات نادرة جدًا ، يمكن أن يؤدي هذا في الواقع إلى رد فعل مناعي ذاتي. بعد التطعيم ضد إنفلونزا الخنازير ، أصيب حوالي 1600 شخص في وقت لاحق بداء التغفيق. في ضوء الملايين من جرعات اللقاح الملقحة ، يبدو أن الخطر ضئيل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤدي الأمراض الفيروسية في حد ذاتها إلى أمراض المناعة الذاتية.
هل يمكن لقاحات الرنا المرسال والحمض النووي أن تلحق الضرر بالخط الجرثومي؟
لا. وفقًا لحالة المعرفة الحالية ، لا تصل المكونات النشطة للتلقيح إلى خلايا البويضات والحيوانات المنوية.
فوائد لقاحات DNA و mRNA
حقيقة أن صناعة المستحضرات الصيدلانية قد استثمرت الكثير من العمل والمال في تطوير لقاحات DNA و mRNA لسنوات ترجع ، من بين أمور أخرى ، إلى حقيقة أنه يمكن إنتاجها بتكلفة أقل ، وقبل كل شيء ، أسرع بكثير من التقليدية. لقاحات حية وميتة. بالنسبة لهذا الأخير ، من الضروري أولاً زراعة مسببات الأمراض بطريقة شاقة وبكميات كبيرة ، ثم الحصول على مستضداتها.
في حالة اللقاحات القائمة على الجينات مثل لقاحات DNA و mRNA ، يكون الشخص الذي يتم تطعيمه مسؤولاً عن إنتاج المستضد نفسه. يمكن إنتاج مخططات المستضد الجيني التي يتم إعطاؤها كلقاح بسرعة نسبيًا وبكميات كافية - إذا تم تعديل العامل الممرض وراثيًا (متحور) - سريعًا.
ميزة أخرى هي أن المادة الوراثية الأجنبية المنقولة لا تبقى في الجسم بشكل دائم. يتفكك الجسم أو يختفي عندما تتحلل الخلايا بشكل طبيعي. لذلك يتم إنتاج المستضدات الأجنبية لفترة قصيرة فقط. ومع ذلك ، فإن هذه الفترة الزمنية كافية للاستجابة المناعية.
إذا قارنت لقاحات DNA و mRNA مع بعضها البعض ، فإن هذا الأخير له العديد من المزايا: التضمين العرضي في الجينوم البشري أقل احتمالية من لقاحات الحمض النووي. بالإضافة إلى ذلك ، يجب عادةً إضافة معززات قوية (مواد مساعدة) إلى لقاحات الحمض النووي بحيث تؤدي إلى استجابة مناعية فعالة.
لقاحات DNA و mRNA: البحث الحالي
ظل العلماء يبحثون في تطوير لقاحات DNA و mRNA لعدة سنوات أو حتى عقود. كجزء من وباء الفيروس التاجي ، وافقت السلطات المسؤولة - في الاتحاد الأوروبي ، وكالة الأدوية الأوروبية EMA - أخيرًا على لقاحات mRNA لاستخدامها على البشر لأول مرة.
بالإضافة إلى اللقاحات المتوفرة بالفعل من BioNTech / Pfizer و Moderna ، يتم أيضًا اختبار لقاحات أخرى تعتمد على mRNA. تركز بعض المشاريع مرة أخرى على لقاح الحمض النووي ضد كورونا.
ولكن ليس فقط لقاحات DNA و mRNA مدرجة في قائمة اللقاحات المرشحة المحتملة ضد Sars-CoV-2. يعمل العلماء وشركات الأدوية أيضًا على لقاحات النواقل ، فضلاً عن اللقاحات التقليدية الحية والميتة. يمكنك أيضًا معرفة كل ما تحتاج إلى معرفته في مقالتنا "التطعيم ضد فيروس كورونا".
بالإضافة إلى ذلك ، تعمل شركات الأدوية حاليًا على لقاحات الحمض النووي ضد حوالي 20 مرضًا مختلفًا ، بما في ذلك الأنفلونزا ، والإيدز ، والتهاب الكبد B ، والتهاب الكبد C ، وسرطان عنق الرحم (عادةً ما ينتج عن الإصابة بفيروس الورم الحليمي البشري). ويشمل ذلك أيضًا اللقاحات العلاجية المرشحة ، أي تلك التي يمكن بالفعل إعطاؤها للمرضى (مثل مرضى السرطان).
يتم أيضًا العمل بشكل مكثف على لقاحات mRNA المختلفة ، على سبيل المثال ضد الأنفلونزا وداء الكلب وفيروس زيكا.
كذا: السن يأس منع أسنان
