i årtionden har vaccinforskare förtrollats och frustrerats över löftet om messenger RNA. De små utdragen av genetisk kod är viktiga för att berätta för celler att bygga proteiner, en grundläggande del av mänsklig fysiologi — och nyckeln till att frigöra immunsystemet.
men de har varit svåra att tämja, åtminstone tills coronavirus sporrade en global ras för att skapa ett vaccin.
nu testar både Pfizer och Moderna sina separata vaccinkandidater som använder messenger RNA eller mRNA för att utlösa immunsystemet att producera skyddande antikroppar utan att använda faktiska bitar av viruset. Om de experimentella koronavirusvaccinerna vinner godkännande från Food and Drug Administration kommer de att vara de första godkända vaccinerna någonsin som använder mRNA-en utveckling som inte bara skulle vända tidvattnet i denna pandemi utan också skulle kunna låsa upp en helt ny vaccinlinje mot en mängd olika virus.
de två experimentella vaccinerna har några viktiga skillnader som sannolikt kommer att påverka vem de administreras till och hur de distribueras. Men experter säger lovande tidiga resultat från båda lägren kan vara en välsignelse för tekniken, som hade gjort framsteg under nästan tre decennier, men var länge tänkt att vara något av en önskedröm.
”det här var en helt ny plattform”, säger Dr. Carlos del Rio, executive associate dean vid Emory University School of Medicine i Atlanta. ”Det var många människor som var skeptiska till att ett mRNA-vaccin skulle fungera. Vetenskapligt är det vettigt, men det finns inget mRNA-vaccin där ute som har godkänts än.”
Pfizer, biontech Covid-19-vaccin använder teknik som kan revolutionera framtiden vaccinationer
Nov. 10, 202002: 41
förra veckan släppte Pfizer preliminära resultat som visade att dess vaccinkandidat är mer än 90 procent effektiv för att förhindra symptomatisk Covid-19. På måndag lade Moderna till de uppmuntrande nyheterna, med tidiga resultat från sin fas 3-studie som visar att dess experimentella vaccin är 94,5 procent effektivt för att förebygga sjukdomen. Att se sådana konsekventa resultat i detta skede av försöken är ett gott tecken, sa Del Rio.
” det får mig att känna mig som,” gee, Pfizer var inte en fluke”, sa han. ”Det här är på riktigt. Detta fungerar faktiskt.”trots att det är lugnande är resultaten fortfarande preliminära-de fullständiga studieresultaten har ännu inte publicerats i en peer-reviewed journal för andra forskare att granska — och det är ännu inte känt hur länge vaccinerna kan erbjuda skydd, eller om de kommer att fungera bra i alla åldersgrupper och etniciteter.
en av de viktigaste skillnaderna mellan de två vaccinkandidaterna är hur de lagras. Båda kräver två doser, men Pfizers vaccin måste lagras vid temperaturer på minus 94 grader Fahrenheit eller kallare, vilket har väckt praktiska bekymmer om hur de kan skickas och spridas. Moderna vaccin kräver inte ultrakallt förvaring och kan förbli stabilt vid regelbundna kylnivåer — mellan ungefär 36 till 46 grader Fahrenheit — i 30 dagar.
denna skillnad beror förmodligen på hur vaccinernas syntetiska mRNA, eller messenger RNA, förpackas, enligt Paula Cannon, docent i mikrobiologi vid University of Southern California Keck School of Medicine. På egen hand är mRNA en bräcklig molekyl, vilket innebär att den måste beläggas i en skyddande, fet täckning för att hålla den stabil.
kylförhållandena kan ha att göra med hur mRNA tillverkades och stabiliserades, sade Cannon, även om de exakta detaljerna är proprietära för företagen.
dr. Drew Weissman, professor i medicin vid University of Pennsylvania Perelman School of Medicine, har varit en tidig pionjär inom mRNA-vaccinforskning och samarbetar nu med BioNTech, ett tyskt bioteknikföretag som har samarbetat med Pfizer. Han sa att arbetet pågår för att förbättra det experimentella vaccinet — inklusive förbättringar av lagringskraven.
”det finns definitivt förbättringar som redan utvecklas”, sa han.
både Pfizer-vaccinet och moderna-vaccinet tillverkas med syntetiskt budbärar-RNA. Till skillnad från DNA, som bär genetisk information för varje cell i människokroppen, styr messenger RNA kroppens proteinproduktion på ett mycket mer fokuserat sätt.
”När en viss gen behöver göra sitt arbete, gör den en kopia av sig själv, som kallas messenger RNA,” sa Cannon. ”Om DNA är den stora bruksanvisningen för cellen, är messenger RNA som när du kopierar bara en sida som du behöver och tar det till din verkstad.”
Pfizer-vaccinet och Moderna-vaccinet använder syntetiskt mRNA som innehåller information om coronavirusets signaturspik protein. Vaccinerna fungerar i huvudsak genom att smyga in Instruktioner som leder kroppen att producera en liten mängd spikprotein. När immunsystemet upptäcker detta protein börjar kroppen därefter producera skyddande antikroppar.
”dessa antikroppar kommer inte bara att fungera mot den lilla spikproteinet som gjordes efter vaccination, men kommer också att känna igen och stoppa koronaviruset från att komma in i våra celler om vi exponeras i framtiden”, sa Cannon. ”Det är verkligen ett smart trick.”
men så elegant en mekanism som detta är i teorin har mRNA-vacciner mött verkliga biologiska utmaningar sedan de först utvecklades på 1990-talet. i tidiga djurstudier orsakade till exempel vaccinerna oroande inflammation.
” det blev en av de stora frågorna: Hur får du detta inuti kroppen utan att skapa ett inflammatoriskt svar?”sade Norman Baylor, VD och koncernchef för Biologics Consulting och den tidigare direktören för FDA: s kontor för vaccinforskning och granskning.
även om inget av företagen har rapporterat några allvarliga säkerhetsproblem hittills kommer forskare att fortsätta att övervaka deltagarna i båda försöken över tiden.
”det finns alltid en oro när du försöker lura immunsystemet — vilket är vad ett vaccin gör — att du kan ha oavsiktliga biverkningar”, sa Cannon. ”Immunsystemet är oerhört komplicerat och det skiljer sig från person till person.”
Covid-19 testutmaningar bland brist på leveranser
Nov. 17, 202001: 48
vaccinerna innehåller ingen del av viruset, så mottagarna kan inte smittas från skotten.
”det är instruktionerna för bara en del av viruset, som i sig inte kan göra någonting”, sa Cannon. ”Det skulle vara som att ge någon ett hjul och säga:” här är en bil.”
ändå har mRNA-vacciner aldrig distribuerats i stor utsträckning tidigare, vilket innebär att det sannolikt kommer att läggas till granskning. Och medan tidiga resultat från både Pfizer och Moderna har överträffat förväntningarna, kvarstår några stora frågor, inklusive hur vaccinerna fungerar över olika demografi, och hur länge de är effektiva, enligt Baylor.
”vad jag skulle älska att se — och vi vet inte detta förrän någon tid har gått — är hur länge detta skydd varar”, sa han.
om de goda resultaten håller upp, kan det dock öppna dörren till andra mRNA-vacciner inom en snar framtid, tillade Baylor.
Weissman, vars laboratorium vid University of Pennsylvania visade för 15 år sedan att mRNA kunde användas på detta sätt, sa att före pandemin hade han och hans kollegor arbetat för att starta fas 1 kliniska prövningar av mRNA-vacciner för genital herpes, influensa, HIV och norovirus.
tekniken bakom mRNA-vacciner anses vara mer mångsidig än traditionella metoder för vaccinutveckling, vilket innebär att de kan tillverkas snabbare och mer ekonomiskt än andra som kräver att man använder bakterier eller jäst för att tillverka och rena coronavirusets spikprotein.
”med ett mRNA-vaccin sitter du vid din dator och designar hur den delen av RNA kommer att se ut, och då har du en maskin som kan göra det RNA för dig relativt enkelt”, sa Cannon. ”På vissa sätt har vi tur 2020 att denna mycket kraftfulla teknik var redo för bästa sändningstid, eftersom det kan vara en riktigt stor fördel.”