فناوری رو به توسعه mRNA
به گزارش سفر ارزان به دبی، آیا فناوری mRNA پزشکی را به فراتر از COVID-19 می برد؟ در این مقاله به این مسأله می پردازیم و سپس نگاهی به نحوه عملکرد واکسن ها خواهیم داشت.
ده ها سال است که محققان رؤیای استفاده از قدرت فناوری ژنتیک در پیشگیری یا درمان طیف وسیعی از بیماری ها را دارند. نسخه مصنوعی یک مولکول در بدن انسان معروف به RNA پیغام رسان (اسید ریبونوکلئیک) یاmRNA ، این وعده را می داد.
نحوه کارکردن آن چالش های دلهره آوری را به همراه داشت که بسیاری از جامعه علمی تصور می کردند کوهی است که برای صعود بسیار بلند است.
اما تعداد انگشت شماری از محققان تسلیم نشدند. آنها سال ها کوشش کردند تا راز mRNA را حل نمایند. سپس، درست مانند یک فیلم تلویزیونی، آنها کد را به موقع شکستند تا دنیا را از همه گیری مرگبار کروناویروس نجات دهند.
mRNA در یک مأموریت
واکسن های mRNA با ارائه دستور العمل هایی به سلول ها که آنها را قادر می سازد تا آنتی ژن فراوری نمایند و به کارخانه فراوری آنتی بادی بدن تبدیل شوند، عمل می نمایند. اما برای درک بهتر این فناوری و نحوه استفاده از آن برای محافظت از ما در برابر COVID-19، ابتدا باید پروتئین ها را درک کنید.پروتئین ها اغلب به عنوان اجزای سازنده زندگی نامیده می شوند. آنها برای ساختار، عملکرد و تنظیم بافت ها و اندام های بدن ضروری هستند. هر سلول در بدن انسان حاوی ده ها هزار پروتئین مجزا از چندین اسید آمینه است که به یکدیگر متصل شده و زنجیره هایی با طول های مختلف ایجاد می نمایند که به اشکال مختلف جمع می شوند. شکل پروتئین ارتباط زیادی با عملکرد پروتئین دارد.
به عنوان مثال، بعضی از فرایندهای فیزیولوژیکی خاص، مانند رشد، توسعه، متابولیسم و فراوری مثل را تنظیم می نمایند. بعضی از پروتئین ها به عنوان کاتالیزور بیولوژیکی عمل می نمایند تا به عضله سازی در بدن، از بین بردن سموم و تجزیه ذرات غذا در طول هضم یاری نمایند. بعضی دیگر به سیستم ایمنی به عنوان آنتی بادی هایی یاری می نمایند که می توانند با ویروس ها و عوامل بیماری زای باکتریایی مبارزه نمایند.
سلول ها توالی اسید آمینه اختصاص یافته به خود را دارند و بنابراین عملکرد پروتئین آنها به وسیله RNA پیغام رسان بدن یا mRNA بدن بیان می گردد.
این فرایند را مانند یک مأموریت جاسوسی در نظر بگیرید. mRNA دستورات سلولی را برای ساختن یک پروتئین خاص می دهد. هنگامی که سلول پروتئین خود را فراوری می نماید، سلول دستور العمل ها را از بین می برد و سپس با ساخت آن پروتئین خاص وارد کار می گردد.
تصویر: ویروس کرونا. این نمودار ساختار و آناتومی ویروس کرونا، شامل پروتئین ها، ریبوزوم ها، RNA و پاکت را نشان می دهد. OSweetNature / Shutterstock
امکانات به نظر بی پایان فناوری mRNA
چند محقق شروع کردن از خود بپرسند: اگر علم بتواند یک mRNA مصنوعی با دنباله کدگذاری خاصی بسازد که به بدن تحویل داده گردد و به سلول ها دستور دهد هر نوع پروتئینی ایجاد نمایند - اعم از عوامل رشد برای ترمیم بافت های آسیب دیده، آنزیم ها برای درمان بیماری های نادر یا حتی آنتی بادی برای محافظت در برابر عفونت، چه؟در سال 1990، گروهی از محققان دانشگاه ویسکانسین در واقع ساخت mRNA مصنوعی را به پایان رساتدتد و آن را روی موش های آزمایشگاهی آزمایش کردند. پل گوپفرت، استاد پزشکی در دانشگاه آلاباما در بیرمنگام و متخصص در طراحی واکسن می گوید: مشکل این بود که mRNA مصنوعی به دفاع موش ها حساس بود و قبل از رسیدن به سلول مورد نظر برای رساندن پیغام کد شده، نابود می شد. بسیاری در دنیا علمی این را یک نقص مهلک تلفی کردند و توجه خود را به جاهای دیگر معطوف نمودند.
اما دو محقق دانشگاه پنسیلوانیا، کاتالین کاریکو، Ph.D. ، و ایمونولوژیست درو وایزمن، M.D. Ph.D. ، هنوز به فرصت هایی که mRNA مصنوعی در بر داشت معتقد بودند. آنها در پی راهی برای پایدارتر کردن mRNA بودند. در سال 2005، پس از یک دهه تحقیق سخت، آنها دریافتند که می توانند از توپ های کوچک چربی به نام نانوذرات لیپیدی یا LPN (lipid nanoparticle) برای محافظت از mRNA مصنوعی استفاده نمایند. این به مولکول شکستنی ویژگی های مخفی کاری می داد که باعث می شد بتواند خارج از رادار سیستم ایمنی حرکت کند.
واکسیناسیون تا حد زیادی به عنوان پیروز ترین پیشرفت پزشکی در تاریخ سلامت عمومی تلقی می گردد.در سال های بعد، محققان با استفاده از این فناوری نو، امکانات mRNA را کشف کردند. در سال 2010، شرکت داروسازی و بیوتکنولوژی مستقر در کمبریج ماساچوست، Moderna Inc. ، تأسیس شد تا به طور خاص بر فناوری واکسن مبتنی بر mRNA تمرکز نماید. نام Moderna از ترکیب کلمات modified (تعدیل شده) و RNA گرفته شده است.
در سال 2008، BioNTech مستقر در آلمان، مخفف Biopharmaceutical New Technologies ، برای توسعه نامزدهای دارویی ایمونوتراپی سرطان با استفاده از فناوری mRNA تأسیس شد. در سال 2018، این شرکت با شرکت Pfizer مستقر در ایالات متحده همکاری کرد تا واکسن های آنفلوآنزای مبتنی بر mRNA را توسعه دهد.
و سپس دنیا تحت تأثیر یک بیماری همه گیر دنیای نهاده شد. محققان در همه جا تمام کوشش خود را برای ساخت واکسن کرونا شروع کردند.
تصویر: واکسن mrna. این نمودار یک واکسن mRNA محصور شده از یک پروتئین سنبله ویروسی (ایجاد شده از COVID-19 یاSARS-CoV-2 ) و نحوه عملکرد آن برای پاسخ ایمنی را نشان می دهد.BigBearCamera / Shutterstock
چگونه واکسن های mRNA به این سرعت تأیید شد؟
ویروس ها به تنهایی نمی توانند تکثیر شوند. آنها برای شروع فرآیند به سلول های میزبان که آنها را آلوده می نمایند احتیاج دارند، که در موارد ویروس های عفونی، افراد را بیمار می نمایند. برای کار واکسنmRNA ، محققان باید بدانند ویروس از کدام پروتئین به عنوان سلول میزبان خود استفاده می نماید. و برای این کار، آنها احتیاج به شکستن کد ژنتیکی COVID-19 داشتند. این فرایند ساده شد زیرا COVID شبیه دو ویروس دیگر کرونا بود که قبلاً انسان را آلوده نموده بودند - MERS و SARS.تا 31 دسامبر 2020، هنگامی که چین برای اولین بار خوشه ویروس های شبه ذات الریه را پذیرفت، محققان چینی در آن جا مشغول شناسایی کد ژنتیکی ویروس بودند. حدود دو هفته بعد، 12 ژانویه 2020، آنها داده های توالی ژن را منتشر کردند. این به محققان همه جا مهمات داد تا واکسن را شروع نمایند.
دانشمندان تصور می نمایند بیماری هایی مانند مالاریا، سل، هپاتیت B و فیبروز کیستیک در آینده با واکسن های mRNA قابل پیشگیری هستند.گوپفرت می گوید: ما می دانستیم که پروتئین سنبله پاشنه آشیل است.
از آن جا توسعه واکسن به سرعت شروع شد. گوپفرت می گوید: واکسن های mRNA بسیار سریع در حال توسعه هستند. ما از این نظر خوش شانس بودیم. یک هفته بعد، Moderna و Pfizer واکسن های خود را ساختند. سپس این شرکت ها توانستند پیش از شرکت های دارویی که واکسن های سنتی را توسعه می دهند، جلو بیایند و به سرعت وارد آزمایش روی حیوانات شوند و اندکی پس از آن، آزمایشات روی انسان شروع شد.
آیا واکسن های mRNA به میزان واکسن های سنتی مؤثر هستند؟
هر دو واکسن Moderna و Pfizer/BioNTech عملکرد شگفت انگیزی دارند. مطالعات نشان داده است که دوز کامل واکسن Pfizer یا Moderna به ترتیب 95 و 94 درصد در برابر ویروس اصلی محافظت می نماید.با این وجود تقریباً فقط نیمی از آمریکایی ها کاملاً واکسینه شده اند.
گوپفرت می گوید: یکی از دلایل تردید در واکسن این است که مردم این سوء تفاهم را دارند که [واکسن های کووید mRNA] به سرعت ساخته شده اند و با این کار، ما از روی مرحله ارزیابی ایمنی پرش نموده ایم، که این اصلاً درست نیست.
این واکسن بر روی تعداد باور نکردنی از افراد آزمایش شده است و در واقع تحت آزمایش ایمنی شبیه آزمایش ایمنی عادی هر محصولی نهاده شده است. و در حال حاضر که تحت مجوز استفاده اضطراری نهاده شده است، میلیون ها اطلاعات ایمنی بیشتر از آن در اختیار داریم - در واقع بیشتر از هر محصول دیگری که برای یک واکسن داشته ایم.
گوپفرت می گوید این واکسن های mRNA بسیار خوب عمل می نمایند زیرا چندین بازوی دفاعی را در سیستم ایمنی ایجاد می نمایند. آنها تحریک نماینده خنثی سازی آنتی بادی ها هستند، که به نظر من مانند نیزه عمل می نمایند زیرا می توانند ویروس را قبل از ابتلا به ویروس از بین ببرند. آنها باعث ایجاد آنتی بادی های عملکردی می شوند که از سلول ها برای مؤثرتر بودن استفاده می نماید. و آنها پاسخ های سلول T را تحریک می نمایند - هم پاسخ های یاری نماینده و هم پاسخ های کُشنده سلول - که این پاسخ ها بسیار مهم هستند. سلول های T به جلوگیری از بیماری های شدید و جلوگیری از مرگ یاری می نمایند. یک آنتی بادی خنثی نماینده (NAb) (neutralizing antibody) آنتی بادی ای است که از سلول ها در برابر عوامل بیماری زا دفاع می نماید.
بیشتر بخوانید:استفاده ترکیبی از واکسن های کرونا، و این که اصلاً چگونه کار می نمایند
وی می گوید واکسن های سنتی نیز آنتی بادی های خنثی نماینده را ایجاد می نمایند و پاسخ آنتی بادی را القا می نمایند، اما آنها نمی توانند به علاوه پاسخ سلول T را برانگیزند.
تصویر: واکسن کووید. زنی در حالی که اولین دوز واکسن mRNA COVID-19 را در 22 ژوئن در گواهاتی هند دریافت می نماید، علامت پیروزی را نشان می دهد. هند در حال بهبودی از شیوع شدید نوع دلتا است در حالی که در آن جا بیش از 7300 نفر در عرض 24 ساعت در ماه ژوئن در اثر کووید 19 جان خود را از دست دادند.Anuwar Ali Hazarika / Barcroft Media به وسیله گتی ایماژ
سلول های T به جلوگیری از بیماری های شدید و جلوگیری از مرگ یاری می نمایند.
آینده واکسن های mRNA
بنابراین آینده فناوری mRNA چیست؟ این احتمالاً تازه شروع کار است. در حقیقت، در سال 2017، دو آزمایش بالینی برای آزمایش واکسن های mRNA علیه چندین بیماری عفونی، از جملهHIV ، آنفلوانزا، زیکا و هاری در حال اجرا بود و سپس ناگهان COVID-19 به هدف خورد.تیمی در MD Anderson به سرپرستیScott Kopetz ، M.D. ، Ph.D. ، در حال حاضر از mRNA در سرطان کولورکتال در آزمایش بالینی فاز دوم استفاده می نمایند تا آزمایش نمایند که آیا این فناوری می تواند از عود سرطان جلوگیری کند.
جان کوک، M.D., Ph.D. ، مدیر پزشکی برنامه درمانی RNA در مؤسسه تحقیقاتی متدیست هوستون، در بیانیه مطبوعاتی انجمن کالج های پزشکی آمریکا گفت: واکسن های mRNA می تواند برای هدف قرار دادن تقریباً هر عامل بیماری زا مورد استفاده قرار گیرد. شما کد پروتئین خاصی را که واکنش ایمنی را تحریک می نماید وارد نموده اید. این اساساً نامحدود است.
این بدان معناست که دانشمندان تصور می نمایند بیماری هایی مانند مالاریا، سل، هپاتیت B و فیبروز کیستیک در آینده با واکسن های mRNA قابل پیشگیری هستند.
گوپفرت می گوید: این واکسن ها قابل توجه هستند. حتی در افراد مسن، آنها واقعاً بسیار خوب عمل می نمایند، که این برای بیشتر واکسن هایی که ما داریم غیر معمول است. بنابراین این فقط قابل توجه است.
اکنون آن عالی است
معمولاً حدود 10 تا 15 سال طول می کشد تا واکسن ها با توجه به تمام تحقیقات و آزمایشاتی که در توسعه آنها اجرا شده است در دسترس عموم قرار گیرند. اما تقریباً یک سال از روز ووهان، که مقامات چین فاش کردند که دارند با یک سرایت ناشناخته مبارزه می نمایند، اولین واکسن COVID که خارج از آزمایشات بالینی داده شد در در 14 دسامبر 2020 اجرا شد.در خصوص واکسن ها
تصویر: این عکس ادوارد جنر را نشان می دهد که کودک خردسال خود را که به وسیله خانم جنر نگه داشته است واکسینه می نماید. کتابخانهWellcome ، لندن / ویکی مدیا/CC BY SA-3.0
شکل پروتئین ارتباط زیادی با عملکرد پروتئین دارد.پزشکی طی این سال ها پیشرفت زیادی نموده است. توسعه واکسن دوران پیشگیری از بیماری را شروع کرد که برخلاف آن چیزی بود که دنیا تا آن موقع دیده بود. در حقیقت، واکسیناسیون تا حد زیادی به عنوان پیروز ترین پیشرفت پزشکی در تاریخ سلامت عمومی تلقی می گردد. قبل از معرفی واکسن، آبله میلیون ها نفر را کشت، نزدیک به 20000 نفر در اثر فلج اطفال فلج شدند و سرخجه (سرخک آلمانی) باعث نقایص جدی هنگام تولد در حدود 20000 نوزاد تازه به دنیا آمده بود.
الهام ایده واکسن ها
چه کسی می دانست که گاوها جان بی شمار انسان را نجات می دهند؟ در سال 1796، پزشکی به نام ادوارد جنر تصمیم گرفت نظریه ای را که مدتی در جریان بود، اثبات کند. آبله یک بار میلیون ها نفر را در سراسر دنیا کشت. آبله گاوی یک بیماری کمتر جدی مربوط به آبله بود که زنان شیردوش اغلب به آن مبتلا می شدند زیرا در معرض گاوهای آلوده قرار می گرفتند. جنر متوجه شد که شیردوش هایی که به آبله گاوی مبتلا شده اند بعداً در برابر آبله مصون هستند.جنر این نظریه را هنگامی آزمایش کرد که مقداری از بیماری آبله گاو آلوده را گرفته و یک پسر سالم را به وسیله بریدگی بازوی او در معرض آن قرار داد. بعد از این که پسر بچه آبله گاوی گرفت و بهبود یافت، جنر او را به وسیله تزریق در معرض آبله قرار داد. پسر سالم ماند و اولین واکسن دنیا به دنیا آمد. گاوها، به نوبه خود، هنگامی که اصطلاح واکسن ابداع شد، مورد احترام نهاده شدند vacca -به زبان لاتین به معنی گاو است. طبق اعلام مرکز ملی کنترل و پیشگیری از بیماریها (CDC) (Centers for Disease Control and Prevention) ، آخرین مورد آبله طبیعی در دنیا در سال 1977 رخ داد. این بیماری از آن موقع از پدیده های طبیعی در دنیا حذف شده است، بنابراین برای آن دیگر واکسن داده نمی گردد.
واکسن های mRNA با ارائه دستور العمل هایی به سلول ها که آنها را قادر می سازد تا آنتی ژن فراوری نمایند و به کارخانه فراوری آنتی بادی بدن تبدیل شوند، عمل می نمایند. واکسن های معمول در در حال حاضر عبارتند از:
* دیفتری
* هپاتیت A
* هپاتیت B
* Hemophilus influenzae نوع b (Hib)
* ویروس پاپیلومای انسانی (HPV)
* آنفولانزا
* سرخک
* مننژوکوک
* اوریون
* سیاه سرفه
* پنوموکوک
* فلج اطفال
* روتاویروس
* سرخجه (سرخک آلمانی)
* زونا (تبخال زوستر)
* کزاز (Lockjaw)
* واریسلا (آبله مرغان)
واکسن های غیر معمول که به افرادی که به کشورهای خاص سفر می نمایند تزریق می گردد عبارتند از:
* ویروس آدنوویروس
* سیاه زخم
* وبا
* آنسفالیت ژاپنی (JE)
* هاری
* ابله
* بیماری سل
* حصبه
* تب زرد
منبع:
CDC، جنیفر والکر - جرنی، آلیا هویت، howstuffworks
منبع: راسخون