Selvforstærkende mRNA'er (saRNA'er): The Next Generation RNA Platform for Vaccines 

I modsætning til konventionelt mRNA vacciner som kun koder for målantigenerne, de selvforstærkende mRNA'er (saRNA'er) koder for ikke-strukturelle proteiner og promotor, hvilket gør saRNA'er replikoner, der er i stand til at transskribere in vivo i værtscellerne. Tidlige resultater indikerer, at deres effektivitet, når de gives i mindre doser, er på niveau med den for almindelige doser af konventionelle mRNA. På grund af lave dosiskrav, færre bivirkninger og længere virkningsvarighed fremstår saRNA som en bedre RNA-platform for vacciner (inklusive for v.2.0 af mRNA COVID-vacciner) og nyere terapeutika. Ingen saRNA-baseret vaccine eller lægemiddel er godkendt til human brug endnu. Men betydelige fremskridt på dette område har potentialet til at indlede en renæssance inden for forebyggelse og behandling af infektioner og degenerative lidelser.  

Det er overflødigt at sige, at menneskeheden er skrøbelig før pandemier som COVID. Vi har alle oplevet det og blev påvirket af det på den ene eller anden måde; millioner kunne ikke leve at se næste morgen. Da Kina også havde et massivt COVID-19-vaccinationsprogram, er de seneste medierapporter om bølger af tilfælde og dødelighed i og omkring Beijing bekymrende. Behovet for beredskab og ubønhørlig jagt på mere effektiv vacciner og terapeutiske midler kan ikke undervurderes.  

Den ekstraordinære situation præsenteret af COVID-19-pandemien gav en mulighed for de lovende RNA teknologi til at komme ud af alder. Kliniske forsøg kunne gennemføres i rekordtempo og mRNA baseret COVID Vacciner, BNT162b2 (fremstillet af Pfizer/BioNTech) og mRNA-1273 (af Moderna) modtog EUA fra tilsynsmyndighederne og spillede med tiden en vigtig rolle i at yde beskyttelse mod pandemien til befolkningen, især i Europa og Nordamerika¹. Disse mRNA vacciner er baseret på syntetiske RNA-platforme. Dette giver mulighed for hurtig, skalerbar og cellefri industriel produktion. Men disse er ikke uden begrænsninger såsom høje omkostninger, kold forsyningskæde, faldende antistoftitre, for at nævne nogle få.  

mRNA vacciner i øjeblikket i brug (nogle gange omtalt som konventionel eller 1. generation mRNA vacciner) er baseret på kodning af det virale antigen i syntetisk RNA. Et ikke-viralt leveringssystem transporterer transkriptet til værtscellens cytoplasma, hvor det virale antigen udtrykkes. Det udtrykte antigen inducerer derefter immunrespons og tilvejebringer aktiv immunitet. Fordi RNA let nedbrydes, og dette mRNA i vaccinen ikke kan selvtranskribere, skal en betydelig mængde syntetiske virale RNA-transkripter (mRNA) indgives i vaccinen for at fremkalde ønsket immunrespons. Men hvad nu hvis det syntetiske RNA-transkript også er inkorporeret med ikke-strukturelle proteiner og promotorgener, ud over det ønskede virale antigen? Sådan en RNA transkriptet vil have evnen til at transskribere eller selvamplificere sig selv, når det transporteres ind i værtscellen, selvom det vil være længere og tungere, og dets transport til værtscellerne kan være mere komplekst.  

I modsætning til konventionel (eller ikke-forstærkende) mRNA som kun har koder for det målrettede virale antigen, det selvforstærkende mRNA (saRNA), har evnen til at transkribere sig selv, når den er in vivo i værtscellerne i kraft af tilstedeværelsen af ​​nødvendige koder for ikke-strukturelle proteiner og en promotor. mRNA-vaccinekandidater baseret på selvforstærkende mRNA'er omtales som anden eller næste generation mRNA vacciner. Disse giver bedre muligheder i form af lavere dosiskrav, relativt færre bivirkninger og længere virkningsvarighed/virkninger ^(2-5). Begge versioner af RNA-platformen er kendt af det videnskabelige samfund i nogen tid. Som en pandemisk reaktion valgte forskerne en ikke-replikerende version af mRNA-platformen til vaccineudvikling i lyset af dens enkelhed og krav til pandemisk situation og for først at få erfaring med ikke-amplifierende version som forsigtighed berettiget. Nu har vi to godkendte mRNA vacciner mod COVID-19, og adskillige vaccine- og behandlingskandidater i pipeline som f.eks HIV-vaccine og behandling af Charcot-Marie-Tooths sygdom.  

saRNA-vaccinekandidater mod COVID-19  

Interessen for saRNA-vaccine er ikke særlig ny. Inden for få måneder efter begyndelsen af ​​pandemien, i midten af ​​2020, McKay et al. havde præsenteret en saRNA-baseret vaccinekandidat, der viste høje antistoftitere i musesera og god neutralisering af virussen⁶. Det kliniske fase-1 forsøg med VLPCOV-01 (en selvforstærkende RNA vaccinekandidat) på 92 raske voksne, hvis resultater blev offentliggjort på preprint i sidste måned, konkluderede, at lavdosis administration af denne saRNA baseret vaccinekandidat-induceret immunrespons, der kan sammenlignes med konventionel mRNA-vaccine BNT162b2 og anbefaler dens videre udvikling som boostervaccine⁷. I en anden nyligt offentliggjort undersøgelse udført som en del af det kliniske COVAC1-forsøg med henblik på at udvikle boosterdosis-administrationsstrategi, blev der fundet en overlegen immunrespons hos personer, der havde tidligere COVID-19 og modtog en ny selvforstærkende RNA (saRNA) COVID-19-vaccine plus en britisk godkendt vaccine⁸. Et præklinisk forsøg med en ny oral vaccinekandidat baseret på selvforstærkning RNA på musemodel fremkaldte høj antistoftiter⁹.  

saRNA-vaccinekandidat mod influenza  

Influenza vacciner i øjeblikket i brug er baseret på inaktiverede vira eller syntetisk rekombinant (syntetisk HA-gen kombineret med en baculovirus)¹⁰. En selvforstærkende mRNA-baseret vaccinekandidat kan inducere immunitet mod flere virale antigener. Præklinisk forsøg med sa-mRNA bicistronisk A/H5N1-vaccinekandidat mod influenza på mus og fritter fremkaldte potent antistof- og T-cellerespons, der berettiger evaluering på mennesker i kliniske forsøg¹¹.  

Vacciner mod COVID-19 har fået fokuseret opmærksomhed af indlysende årsager. Nogle prækliniske arbejder hen imod anvendelse af RNA-platforme er blevet udført for andre infektioner og ikke-infektiøse lidelser såsom cancer, Alzheimers sygdom og arvelige lidelser; dog er ingen saRNA-baseret vaccine eller lægemiddel godkendt til human brug endnu. Der skal udføres mere forskning i brugen af ​​saRNA-baserede vacciner for at forstå deres sikkerhed og effektivitet til brug på mennesker.

***

Referencer:  

1. Prasad U., 2020. COVID-19 mRNA Vaccine: A Milestone in Science and a Game Changer in Medicine. Videnskabelig europæisk. Udgivet 29. december 2020. Tilgængelig online på http://scientificeuropean.co.uk/medicine/covid-19-mrna-vaccine-a-milestone-in-science-and-a-game-changer-in-medicine/  

2. Bloom, K., van den Berg, F. & Arbuthnot, P. Selvforstærkende RNA-vacciner til infektionssygdomme. Gene Ther 28, 117-129 (2021). https://doi.org/10.1038/s41434-020-00204-y 

3. Pourseif MM et al 2022. Selvforstærkende mRNA-vacciner: Virkningsmåde, design, udvikling og optimering. Drug Discovery Today. Bind 27, udgave 11, november 2022, 103341. DOI: https://doi.org/10.1016/j.drudis.2022.103341  

4. Blakney AK et al 2021. En opdatering om selvforstærkende mRNA-vaccineudvikling. Vaccines 2021, 9(2), 97; https://doi.org/10.3390/vaccines9020097  

5. Anna Blakney; Den næste generation af RNA-vacciner: selvforstærkende RNA. Biochem (Lond) 13. august 2021; 43 (4): 14-17. doi: https://doi.org/10.1042/bio_2021_142 

6. McKay, PF, Hu, K., Blakney, AK et al. Selvforstærkende RNA SARS-CoV-2 lipid nanopartikelvaccinekandidat inducerer høje neutraliserende antistoftitre i mus. Nat Commun 11, 3523 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-17409-9 

7. Akahata W., et al 2022. Sikkerhed og immunogenicitet af SARS-CoV-2 selvforstærkende RNA-vaccine, der udtrykker forankret RBD: et randomiseret, observatørblindt fase 1-studie. Preprint medRxiv 2022.11.21.22281000; Sendt 22. november 2022. doi: https://doi.org/10.1101/2022.11.21.22281000  

8. Elliot T, et al. (2022) Forbedrede immunresponser efter heterolog vaccination med selvforstærkende RNA- og mRNA COVID-19-vacciner. PLoS Pathog 18(10): e1010885. Udgivet: 4. oktober 2022. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1010885 

9. Keikha, R., Hashemi-Shahri, SM & Jebali, A. Evalueringen af ​​nye orale vacciner baseret på selvforstærkende RNA-lipid-nanpartikler (saRNA LNP'er), saRNA-transficerede Lactobacillus plantarum LNP'er og saRNA-transficerede Lactobacillus SARS-plantarum for at neutralisere -2 varianter alfa og delta. Sci Rep 11, 21308 (2021). Udgivet: 29. oktober 2021. https://doi.org/10.1038/s41598-021-00830-5 

10. CDC 2022. Hvordan influenzavacciner fremstilles. Tilgængelig online på https://www.cdc.gov/flu/prevent/how-fluvaccine-made.htm fås på 18 December 2022. 

11. Chang C., et al 2022. Selvforstærkende mRNA bicistroniske influenzavacciner øger krydsreaktive immunresponser hos mus og forhindrer infektion hos fritter. Molekylær terapimetoder og klinisk udvikling. Bind 27, 8. december 2022, side 195-205. https://doi.org/10.1016/j.omtm.2022.09.013  

***