Das MIT entwickelte RNA-Impfstoffe, die für verschiedene Krankheiten programmierbar sind

Tests an Mäusen zeigten die Wirksamkeit von Impfstoffen gegen das Ebola-Virus, das H1N1-Virus und Toxoplasma gondii.



Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen neuen Impfstofftyp entwickelt , der für verschiedene Krankheiten "programmiert" werden kann. Die Herstellung des Impfstoffs dauert eine Woche, so dass Sie seine Freisetzung mit der Ausbreitung einer Krankheit schnell feststellen können.

Der Impfstoff enthält Stränge von Messenger-RNA. Dieses genetische Material kann Informationen über jedes virale oder bakterielle Protein enthalten. RNA-Stränge „packen“ sich in Moleküle, die RNA an Zellen liefern, wo auf den Translationsprozess die Synthese von Proteinen folgt, die das Immunsystem des Wirts aktivieren.

Laut den Entwicklern kann dieser Impfstoff zusätzlich zu Infektionskrankheiten zur Krebsbekämpfung eingesetzt werden. Mit dem RNA-Impfstoff kann dem Immunsystem des Wirts beigebracht werden, Krebszellen zu erkennen und zu zerstören.

„Mit dieser Leistung können wir in nur sieben Tagen Impfstoffe gegen neue Krankheiten entwickeln und so schnell auf unerwartete Ausbrüche von Viruserkrankungen reagieren sowie Impfstoffe modifizieren oder verbessern“, sagt Daniel Anderson, einer der Projektteilnehmer. Der Wissenschaftler und seine Kollegen veröffentlichten ihre Arbeiten zu Impfstoffen am 4. Juli in Proceedings der National Academy of Sciences.

Kundenspezifische Impfstoffe

Inaktivierte Impfstoffe werden üblicherweise zur Bekämpfung von Viruserkrankungen eingesetzt . Die Zusammensetzung von Impfstoffen dieses Typs umfasst Viruspartikel, die ursprünglich in Kultur gezüchtet und dann durch thermische Exposition oder Formaldehyd abgetötet wurden. Viren für Impfstoffe werden in Laboratorien gezüchtet, wodurch ihre Aktivität und Infektiosität verringert wird. Damit der Körper eine Immunität gegen ein solches Virus entwickeln kann, müssen ziemlich große Dosen verabreicht werden. Um die Wirkung des Impfstoffs zu verbessern, müssen manchmal Adjuvantien (Substanzen, die die Immunantwort verstärken) hinzugefügt werden . Es sind auch mehrere Runden der Impfstoffprophylaxe erforderlich. Darüber hinaus werden auch Lebendimpfstoffe mit abgeschwächten Viren eingesetzt.

RNA-Impfstoffe verursachen die Produktion von Fremdkopien von Proteinen durch den Wirtsorganismus in einer Menge, die ausreicht, um den Erreger wirksam zu bekämpfen. Die Idee, programmierbare Impfstoffe auf Basis von Messenger-RNA zu entwickeln, ist nicht neu, sie ist ungefähr 30 Jahre alt. Während dieser ganzen Zeit war es jedoch nicht möglich, einen zuverlässigen RNA-Impfstoff herzustellen. Der Hauptgrund ist, dass Wissenschaftler keinen sicheren und effektiven Weg finden konnten, um Messenger-RNA an die Zellen des Wirts zu liefern.

Omar Khan, einer der Autoren der Arbeit, schlug vor, einen RNA-Impfstoff in ein Nanopartikel aus Dendrimer zu packen. Dies ist ein Makromolekül mit einer symmetrischen Holzstruktur mit regelmäßigen Zweigen. Dendrimere können mit anderen Molekülen Komplexe bilden, und die Stabilität solcher Komplexe wird durch den Zustand der äußeren Umgebung gesteuert. Dies eröffnet die Möglichkeit, Dendrimere in der Medizin als Träger für die gezielte Abgabe von Genen oder Arzneimitteln einzusetzen. Der Hauptvorteil des Dendrimers ist die Fähigkeit, solche Moleküle positiv zu laden, wodurch es mit RNA mit negativer Ladung interagieren kann. Nachdem die Dendrimere und die RNA kombiniert wurden, wird der resultierende Komplex zu einer kugelförmigen Struktur mit einem Durchmesser von 150 Nanometern gefaltet. Dies ähnelt der Größe vieler Viren, und die RNA-Impfstoffmoleküle gelangen auf die gleiche Weise in die Körperzellen wie die Proteine ​​der Viren.

Durch Ändern der RNA-Sequenz können Wissenschaftler Impfstoffe herstellen, die die Produktion nahezu aller Proteine ​​in den Zellen des Wirtskörpers initiieren. RNA-Moleküle enthalten auch Anweisungen zur Amplifikation von RNA, so dass Zellen noch mehr Proteine ​​produzieren.

Diese Art von Impfstoff wird durch regelmäßige Injektion in den Körper injiziert. Sobald der Dendrimer-RNA-Komplex in die Zelle gelangt, wird der Translationsprozess durchgeführt und die Zelle beginnt, ein Protein zu produzieren, das eine Immunantwort hervorruft. In diesem Fall bildet das Immunsystem des Wirtsorganismus eine Reaktion von zwei Typen: Es werden gleichzeitig Antikörper und T-Zellen produziert.



MIT-Wissenschaftler haben bereits eine Reihe von Tests mit Mäusen durchgeführt und ein ermutigendes Ergebnis erhalten: Nur eine Injektion eines RNA-Impfstoffs verursacht eine starke Immunantwort. Der Körper der Mäuse zeigte eine starke Immunantwort auf das Ebola-Virus, die H1N1-Grippe, Toxoplasma gondii.

"Unabhängig davon, für welches Antigen wir uns entschieden haben, haben wir eine vollständige Immunantwort mit der Produktion von Antikörpern und T-Zellen erhalten", sagt Khan.

Forscher glauben, dass ihre Impfstoffe sicherer sind als DNA-Impfstoffe, eine weitere Alternative zu herkömmlichen Impfstoffen. Im Gegensatz zu DNA kann RNA nicht in das Wirtsgenom eingebaut werden und Mutationen verursachen.

Schnelle Impfstoffproduktion

Die Hersteller des Impfstoffs sind zuversichtlich, dass ihr Produkt besonders zur Bekämpfung der Grippe nützlich sein kann. Tatsache ist, dass die Herstellung des üblichen Grippeimpfstoffs Monate dauert, wenn Viren in Hühnereiern gezüchtet werden. Das heißt, der Impfstoff kann bereit sein, nachdem die Epidemie einer bestimmten Art von Grippe bereits vorbei ist. Hier sprechen wir über eine Woche.

Laut Experten, die sich mit der Arbeit der Entwickler des RNA-Impfstoffs vertraut gemacht haben, ist dies eine echte Revolution im Kampf gegen Infektionskrankheiten. Tatsache ist, dass ein solcher Impfstoff auch zur Bekämpfung noch unbekannter Krankheiten eingesetzt werden kann - untersuchen Sie einfach den Erreger und ändern Sie die Sequenz der RNA.

Nun gründeten die Autoren der Arbeit das Unternehmen und begannen mit dem Prozess der Lizenzierung von Technologie. In naher Zukunft wollen sie mit der kommerziellen Produktion ihrer Impfstoffe beginnen. Und das nicht nur gegen die bereits erwähnten Krankheiten, sondern auch gegen das Zika-Virus und die Lyme-Borreliose.

Source: https://habr.com/ru/post/de395703/