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 پیام 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 تلاش کردند تا راز mRNA را حل کنند. سپس، درست مانند یک فیلم تلویزیونی، آنها کد را به موقع شکستند تا جهان 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 تولید کنند و به کارخانه تولید آنتی بادی بدن تبدیل شوند، عمل می کنند. 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 کنند که به اشکال مختلف جمع می شوند. شکل پروتئین ارتباط زیادی با عملکرد پروتئین دارد.
به عنوان مثال، برخی از فرایندهای فیزیولوژیکی خاص، مانند رشد، توسعه، متابولیسم و تولید مثل را تنظیم می کنند. برخی از پروتئین ها به عنوان کاتالیزور بیولوژیکی عمل می کنند تا به عضله سازی در بدن، از بین بردن سموم و تجزیه ذرات غذا در طول هضم کمک کنند. برخی دیگر به سیستم ایمنی به عنوان آنتی بادی هایی کمک می کنند که می توانند با ویروس ها و عوامل بیماری زای باکتریایی مبارزه کنند.
سلول ها توالی اسید آمینه اختصاص یافته به خود را دارند و بنابراین عملکرد پروتئین آنها از طریق RNA پیام رسان بدن یا mRNA بدن بیان می شود.
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 تولید می کند، سلول دستور العمل ها را از بین می برد و سپس با ساخت آن پروتئین خاص وارد کار می شود.
.jpg "فناوری رو به توسعه mRNA")
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 شود و به سلول ها دستور دهد هر نوع پروتئینی ایجاد کنند – 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 سرانجام 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 پیام کد شده، نابود می شد. بسیاری در جهان 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 به دنبال 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 کنند. 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 موفق ترین پیشرفت پزشکی در تاریخ سلامت عمومی تلقی می شود.در سال های بعد، محققان با استفاده از این فناوری جدید، 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 جهان تحت تأثیر یک بیماری همه گیر جهانی قرار گرفت. محققان در همه جا تمام تلاش خود را برای ساخت واکسن کرونا آغاز کردند.
.jpg "فناوری رو به توسعه mRNA")
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 کنند نیاز دارند، که در موارد ویروس های عفونی، افراد را بیمار می کنند. برای کار واکسنmRNA ، محققان باید بدانند ویروس از کدام پروتئین به عنوان سلول میزبان خود استفاده می کند. و برای این کار، آنها نیاز به شکستن کد ژنتیکی COVID-19 داشتند. این روند ساده شد زیرا COVID شبیه دو ویروس دیگر کرونا بود که قبلاً انسان را آلوده کرده 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 کنند.
دانشمندان تصور می کنند 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 آغاز 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 آغاز شد.
آیا واکسن های mRNA به اندازه 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 کند.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 کرده 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 قرار گرفته است. و در حال حاضر که تحت مجوز استفاده اضطراری قرار گرفته 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 کنند زیرا چندین بازوی دفاعی را در سیستم ایمنی ایجاد می کنند. "آنها تحریک کننده خنثی سازی آنتی بادی ها هستند، که به نظر من مانند نیزه عمل می کنند 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 کند. و آنها پاسخ های سلول T را تحریک می کنند – هم پاسخ های کمک کننده 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 کمک می کنند. " یک آنتی بادی خنثی کننده (NAb) (neutralizing antibody) آنتی بادی ای است که از سلول ها در برابر عوامل بیماری زا دفاع می کند.
وی می گوید واکسن های سنتی نیز آنتی بادی های خنثی کننده را ایجاد می کنند و پاسخ آنتی بادی را القا می کنند، 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 کند، 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 از طریق گتی ایماژ
سلول های T به جلوگیری از بیماری های شدید و جلوگیری از مرگ کمک می کنند.
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 انجام 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 کنند تا آزمایش کنند 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 کند وارد کرده اید. این اساساً نامحدود است."
این بدان معناست که دانشمندان تصور می کنند 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 کنند، که این برای اکثر 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 انجام 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 کنند، اولین واکسن COVID که خارج از آزمایشات بالینی داده شد در در 14 دسامبر 2020 اجرا شد.در مورد واکسن‌ها
تصویر: این عکس ادوارد جنر را نشان می دهد که کودک خردسال خود را که توسط خانم جنر نگه داشته است واکسینه می کند. کتابخانهWellcome ، لندن / ویکی مدیا/CC BY SA-3.0
شکل پروتئین ارتباط زیادی با عملکرد پروتئین دارد.پزشکی طی این سال ها پیشرفت زیادی کرده است. توسعه واکسن دوران پیشگیری از بیماری را آغاز کرد که برخلاف آن چیزی بود که جهان تا آن زمان دیده بود. در حقیقت، واکسیناسیون تا حد زیادی به عنوان موفق ترین پیشرفت پزشکی در تاریخ سلامت عمومی تلقی می شود. 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 متولد شده 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 جهان 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 از طریق بریدگی بازوی او در معرض آن قرار داد. بعد از این که پسر بچه آبله گاوی گرفت و بهبود یافت، جنر او را از طریق تزریق در معرض آبله قرار داد. پسر سالم ماند و اولین واکسن جهان متولد شد. گاوها، به نوبه خود، هنگامی که اصطلاح "واکسن" ابداع شد، مورد احترام قرار گرفتند "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 جهان در سال 1977 رخ داد. این بیماری از آن زمان از پدیده های طبیعی در جهان حذف شده است، بنابراین برای آن دیگر واکسن داده نمی شود.
واکسن های mRNA با ارائه دستور العمل هایی به سلول ها که آنها را قادر می سازد تا آنتی ژن تولید کنند و به کارخانه تولید آنتی بادی بدن تبدیل شوند، عمل می کنند. 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 کنند تزریق می شود 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