Szczepionki mRNA – rodzaje, działanie, zastosowanie. Czy są bezpieczne?

Szczepionki mRNA – co warto o nich wiedzieć? Pojawienie się pandemii COVID-19 spowodowało, że szczepionki mRNA mogły zostać po raz pierwszy zastosowane na dużą skalę, stanowiąc jednocześnie alternatywę dla tradycyjnych szczepionek. Przewagą szczepionek mRNA jest to, że mogą być wyprodukowane w krótkim czasie, co może mieć zastosowanie w walce z nowo pojawiającymi się epidemiami. Czym dokładnie są szczepionki mRNA i czy rzeczywiście są dla nas bezpieczne?

Czym są szczepionki mRNA?

Szczepionki mRNA to nowy rodzaj leków, który jest wykorzystywany do ochrony przed chorobami zakaźnymi takimi jak COVID-19. Skrót mRNA oznacza matrycowy lub informacyjny kwas rybonukleinowy (RNA) – cząsteczkę, która pełni bardzo ważną rolę w każdej z naszych komórek. Jej zadaniem jest przenoszenie zakodowanej informacji o określonym białku w komórce. Zadaniem szczepionki mRNA jest dostarczenie do naszych komórek instrukcji, jak wyprodukować białku określonego patogenu np. wirusa SARS-CoV-2.

Spis treści

1. Czym są szczepionki mRNA?
2. Rodzaje szczepionki mRNA
3. Jak działają szczepionki mRNA?
4. Skuteczność szczepionek mRNA
5. Zastosowanie szczepionek mRNA
6. Bezpieczeństwo szczepionek mRNA

Sama koncepcja wykorzystania mRNA w leczeniu różnych chorób pojawiła się w już 1989 roku, kiedy to biotechnologiczna firma Vical Incorporated z San Diego opublikowała badania wykazujące, że dowolnie wytworzone w laboratorium mRNA może zostać z powodzeniem przeniesione do różnych komórek.

Warto podkreślić, że zaletą szczepionek mRNA w porównaniu z tradycyjnymi szczepionkami jest to, że można je dużo szybciej opracować i wprowadzić do obrotu. Wynika to z faktu, że w przypadku tradycyjnych szczepionek należy najpierw dokładnie poznać cały genom patogenu i zidentyfikować białka, które odpowiadają za odpowiedź odpornościową. Następnie trzeba znaleźć odpowiednią metodę namnażana patogenu w warunkach laboratoryjnych. A dopiero później opracowuje się skład szczepionki, która będzie w szerokiej dystrybucji. Na to zwykle potrzeba wielu lat badań.

Rodzaje szczepionki mRNA

Szczepionki mRNA możemy podzielić ze względu na sposób ich wprowadzania do organizmu. Najprostsza metoda polega na wprowadzeniu do organizmu tzw. nagiego mRNA np. poprzez podskórne wstrzyknięcie. Następnie takie mRNA jest wychwytywane przez komórki, które mogą wytworzyć na jego podstawie białko.

Inną formą wprowadzania do organizmu szczepionki mRNA jest umieszczenie cząsteczki mRNA w nanocząsteczce lipidowej, która stanowi rodzaj warstwy ochronnej. Zastosowanie takiej technologii chroni wrażliwe mRNA na degradację. Ponadto specyficzne dostosowanie nanocząsteczki lipidowej umożliwia wychwytywanie mRNA przez określone typy komórek. Tego rodzaju szczepionki mRNA mogą być podawane do organizmu np. dożylnie lub poprzez podskórne wstrzyknięcie. Przykładami tego rodzaju szczepionek mRNA są te produkowanae przeciwko COVID-19 przez firmy Moderna (szczepionka mRNA-1273), Pfizer-BioNTech (szczepionka BNT162b2) oraz CureVac (substancja aktywna zorecimeran).

Kolejnym formą wprowadzania szczepionki mRNA do organizmu jest jej umieszczenie w tzw. wektorach wirusowych. Tutaj jako warstwę ochronną dla cząsteczki mRNA stanowią specjalnie zmodyfikowane wirusy np. adenowirusy. Taki wirus jest całkowicie niegroźny, gdyż poprzez modyfikacje genetyczne jest on pozbawiony zakaźności i zdolności do namnażania się w komórce. Można powiedzieć, że jest on jedynie formą „środka transportu”, w którym umieszcza się cząsteczkę mRNA zawierającą informację o fragmencie patogenu, na który ma zostać wytworzona odporność poszczepienna. W przypadku szczepionki przeciw COVID-19 umieszcza się w nim informację o białku kolca (w skrócie S, ang. spike) wirusa SARS-CoV-2. Wirusowy wektor po wniknięciu do komórki stymuluje tymczasowe wytwarzanie białka S w komórkach, a następnie ulega rozkładowi.

Przykładami tego rodzaju szczepionek mRNA są te produkowana przeciwko COVID-19 przez firmy AstraZeneca (szczepionka AZD1222) i Janssen Pharmaceutica (szczepionka Ad26.COV2.S).

Przeczytaj też: Szczepionki na COVID-19 - porównanie. Czym się różnią szczepionki Pfizer i Moderna?

Jak działają szczepionki mRNA?

W celu wywołania odpowiedzi odpornościowej w wielu tradycyjnych szczepionkach wprowadza się do organizmu gotowe fragmenty (białka) patogenu lub całe patogeny poddane tzw. atenuacji (unieszkodliwieniu, aby nie powodował choroby). Zamiast tego szczepionki mRNA „uczą” nasze komórki, jak same mają wytwarzać białko lub jego fragment, które wyzwala odpowiedź odpornościową przeciwko patogenowi. Następstwem tego jest wytworzenie specyficznych przeciwciał przeciwko wirusowi, które chronią nas przed zakażeniem i rozwojem choroby. Imituje w ten sposób naturalne zakażenie wirusem. Po wytworzeniu białka i wywołaniu odpowiedzi odpornościowej mRNA jest usuwane z komórki.

Przeczytaj też: Szczepionka na koronawirusa. Rodzaje, dostępność i cena

Skuteczność szczepionek mRNA

Wyniki badań klinicznych wskazują, że szczepionki mRNA są w stanie wytworzyć odpowiedź odpornościową z bardzo wysoką skutecznością. Na przykład w badaniach klinicznych oceniających skuteczność szczepionki firmy Moderna przeciwko COVID-19 wykazano, że szczepionka zmniejszała liczbę przypadków objawowej choroby COVID-19 aż o 94 proc.

Wadą niektórych szczepionek mRNA przeciwko COVID-19 np. firmy Pfizer/BioNTech jest to, że wymaga ona specyficznych warunków przechowywania w trakcie dystrybucji. Jeśli te warunki nie zostaną spełnione, może to wpłynąć na skuteczność takiej szczepionki.  

Zastosowanie szczepionek mRNA

Do grudnia 2020 roku żadna ze szczepionek mRNA nie była zatwierdzona oficjalnie do stosowania u ludzi. Niemniej z powodu pojawienia się nieoczekiwanej pandemii COVID-19, w grudniu 2020 roku brytyjska agencja rejestrująca leki dopuściła do obrotu pierwszą w historii szczepionkę mRNA firmy Pfizer/BioNTech.

Wcześniej badania z zastosowaniem szczepionek mRNA były prowadzone również w kontekście zapobiegania chorobom powodowanym przez wirusy takie jak grypa, Ebola, Zika, HIV i wścieklizna. Szczepionki mRNA można wyprodukować w ciągu około tygodnia i przeciwko różnym patogenom, co ma szczególne znaczenie w kontekście pojawiania się nowych epidemii.  

Oprócz chorób zakaźnych, szczepionki mRNA mają potencjał jako nowe terapie dla osób chorych na nowotwory. W tym przypadku szczepionki mRNA przenoszą informacje nie o patogenach, tylko o białkach określonych nowotworów. Pobudzają w ten sposób układ odpornościowy do zwalczania komórek nowotworowych takich jak białaczki, czerniaki, glejaki, czy rak prostaty.

Ponadto są prowadzone badania nad zastosowaniem szczepionek mRNA w leczeniu alergii.

Przeczytaj też: Szczepionka Novavax – działanie, skuteczność. Co wiemy o tej szczepionce?

Bezpieczeństwo szczepionek mRNA

Główną zaletą szczepionek mRNA jest to, że można je wytwarzać w laboratorium w bardzo krótkim czasie oraz przy niewielkich nakładach finansowych w porównaniu z tradycyjnymi szczepionkami. Dodatkową zaletą wpływającą na bezpieczeństwo szczepionek mRNA jest to, że nie zawierają cząsteczek całego patogenu ani jego inaktywowanej postaci, co powoduje, że nie są potencjalnie zakaźne.

Ponadto wykazano, że szczepionki mRNA są dobrze tolerowane przez zdrowe osoby, przy jednocześnie występowaniu niewielkich skutków ubocznych. Po podaniu szczepionki mRNA zarówno tej w postaci nanocząsteczki lipidowej, jak i wektorowej mogą wystąpić lekkie działania niepożądane pod postacią: bólu i obrzęku w miejscu wstrzyknięcia, zmęczenia, bólu głowy, bólu mięśni i dreszczy, bólu stawów, gorączki. Aktualne badania kliniczne nie wykazały, że szczepionki mRNA są mniej bezpieczne niż tradycyjnie wytwarzane szczepionki.

Nieprawdą jest również powszechne przekonanie, że mRNA zawarte w szczepionce może zintegrować się z naszym genomem. Taka integracja jest niezgodna z prawami biologii molekularnej. Materiałem genetycznym człowieka jest kwas deoksyrybonukleinowy, czyli DNA, które znajduje się w jądrze komórkowym oddzielonym przestrzenie od pozostałych struktur komórkowych np. cytoplazmy. Natomiast mRNA ze szczepionki pozostaje tylko w cytoplazmie, gdzie po przekazaniu instrukcji o białku ulega szybkiej degradacji.

Bibliografia:

• Pardi N, Hogan MJ, Porter FW, et al. mRNA vaccines - a new era in vaccinology. Nat Rev Drug Discov. 2018; 17(4): 261-279.
• Weiss R, Scheiblhofer S, Thalhamer, J. Generation and Evaluation of Prophylactic mRNA Vaccines Against Allergy. Methods Mol Biol. 2017; 1499: 123-139.
• Chahal JS, Kahn OF, Cooper CL, et al. Dendrimer-RNA nanoparticles generate protective immunity against lethal Ebola, H1N1 influenza, and Toxoplasma gondii challenges with a single dose. Proc Natl Acad Sci USA. 2016; 113(29): E4133-42.
• Sahin U, Derhovanessian E, Miller M, et al. Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specific therapeutic immunity against cancer. Nature. 2017; 547 (7662): 222-226.
• https://szczepienia.pzh.gov.pl

Czytaj też: 

• Szczepionka Johnson&Johnson - co o niej wiemy? Skład, dawkowanie, skuteczność, powikłania
• Szczepionka na COVID-19 - przeciwwskazania. Kto nie może się zaszczepić na koronawirusa?
• Polska szczepionka na COVID-19 powstaje na Politechnice Warszawskiej. Co o niej wiadomo?

dr n. med. Karolina Karabin, biolog molekularny, diagnosta laboratoryjny, konsultant ds. żywienia i stylu życia