חיסוני DNA ו- mRNA

עודכן בתאריך

מרטינה פייכטר למדה ביולוגיה בבית מרקחת בחירה באינסברוק וגם שקעה בעולם צמחי המרפא. משם לא היה רחוק לנושאים רפואיים אחרים שעדיין כובשים אותה עד היום. היא למדה כעיתונאית באקדמיה של אקסל ספרינגר בהמבורג ועובדת ב- מאז 2007 - תחילה כעורך ומאז 2012 כסופרת עצמאית.

עוד על המומחים של כל תוכן נבדק על ידי עיתונאים רפואיים.

חיסוני DNA ו- mRNA מייצגים דור חדש של חיסונים, הם פועלים בצורה שונה לחלוטין מהחיסונים הידועים חיים ומתים. גלה איך זה נראה ומה היתרונות והסיכונים הפוטנציאליים שמביאים איתם חיסוני DNA ו- mRNA!

מה הם חיסוני mRNA ו- DNA?

מה שנקרא חיסוני mRNA (קיצור: חיסוני RNA) וחיסוני DNA שייכים לסוג החדש של חיסונים מבוססי גנים. הם נחקרו ונבדקו באופן אינטנסיבי במשך מספר שנים. בעקבות מגיפת הקורונה אושרו לראשונה חיסוני mRNA לחיסון בני אדם. עקרון הפעולה שלהם שונה מזה של החומרים הפעילים הקודמים.

חיסונים חיים ומתים קלאסיים מביאים לגוף פתוגנים מוחלשים או נהרגים או לא פעילים או חלקים מהם.המערכת החיסונית מגיבה על ידי יצירת נוגדנים ספציפיים נגד חומרים זרים אלה, המכונים אנטיגנים. לאחר מכן האדם המחוסן מפתח חסינות בפני הפתוגן המדובר.

החיסונים החדשים המבוססים על גנים (חיסוני DNA ו- mRNA) שונים: הם מבריחים רק את התוכנית הגנטית של אנטיגנים פתוגניים לתאים אנושיים. לאחר מכן התאים משתמשים בהוראות אלה כדי להרכיב את האנטיגנים עצמם, אשר לאחר מכן מעוררים תגובה חיסונית ספציפית. בקיצור: עם חיסונים מבוססי גנים, חלק מייצור החיסונים המורכב - מיצוי האנטיגנים - מועבר מהמעבדה לתאים האנושיים.

בנוסף לחיסוני DNA ו- mRNA, החיסונים המבוססים על גנים כוללים גם את החיסונים הווקטוריים.

מהם DNA ו- mRNA?

הקיצור DNA מייצג חומצה deoxyribonucleic. הוא נושא המידע הגנטי ברוב האורגניזמים, כולל בני אדם. ה- DNA הוא שרשרת דו -גדילית של ארבעה אבני בניין (הנקראות בסיסים) המסודרות בזוגות - בדומה לסולם חבלים. סידור זוגות הבסיס הוא קוד לתכנית, שעל בסיסו מיוצרים אלפי חלבונים. הם הבסיס למבנה ולתפקוד של הגוף כולו.

על מנת לייצר חלבון מסוים, התא משתמש תחילה באנזימים מסוימים (פולימראזות) כדי ליצור "עותק" של קטע ה- DNA עם הוראות ההרכבה המתאימות (גן) בצורה של mRNA חד גדילי (חומצה ריבונוקלאית מסנג'ר). תהליך זה נקרא תעתיק. ה- mRNA עוזב את הגרעין ונקרא בפלזמת התא (ציטופלזמה). החלבון המדובר מורכב על בסיס הוראות הרכבה אלה. "תרגום" זה של שרטוט גנטי לחלבון נקרא תרגום.

כיצד פועלים חיסוני DNA ו- mRNA?

חיסוני DNA מכילים את תכנית ה- DNA (גן) לאנטיגן בפתוגן. במקרה של חיסוני mRNA, שרטוט אנטיגן זה כבר זמין בצורה של mRNA. וכך פועל החיסון באמצעות חיסון DNA או mRNA:

חיסון mRNA

ה- mRNA יכול להיות "עירום" בחיסון. עם זאת, ה- mRNA לא ארוז הוא רגיש ושברירי מאוד. הגוף גם מפרק אותם במהירות, במיוחד אם החיסון מוזרק לשריר. לכן, ה- mRNA מיוצב לפחות, למשל על ידי מולקולות חלבון מיוחדות.

אולם בדרך כלל, תכנית ה- mRNA לאנטיגן של פתוגן נמצאת באריזה. מצד אחד, זה מגן על ה- mRNA השברירי ומצד שני, הוא מקל על ספיגת החומר הגנטי הזר לתא גוף. האריזה יכולה להיות מורכבת, למשל, מחלקיקי שומנים, או בקיצור LNP (שומנים = שומנים). לפעמים ה- mRNA הזר ארוז גם בליפוזומים. אלה שלפוחיות קטנות עם שלב מימי בפנים, המוקפות בשכבה דו -שומנית. קליפה זו מזכירה כימית קרום תא.

לאחר שה- mRNA הזר נלקח בתא, הוא "נקרא" ישירות בציטופלזמה. התא מייצר אז את החלבון הפתוגן המתאים (אנטיגן) ואז מציג זאת על פני התא שלו. אז המערכת החיסונית מזהה את המבנה הזר ויוזמת את התגובה החיסונית. בין היתר, הגוף מייצר כעת נוגדנים מתאימים. זה מאפשר לגוף להגיב במהירות לפתוגן עצמו במקרה של זיהום "אמיתי". RNA השליח המחוסן, בתורו, מתפרק שוב במהירות יחסית.

חיסון DNA

שרטוט ה- DNA של אנטיגן פתוגן נבנה בדרך כלל לראשונה בתוך פלסמיד שאינו יכול להתרבות. פלסמיד הוא מולקולת DNA קטנה ומעגלית הנמצאת בדרך כלל בחיידקים.

הפלסמיד חודר לתאי הגוף יחד עם שרטוט האנטיגן. עם כמה חיסוני DNA, זה נתמך על ידי אלקטרופורציה: באתר הניקוב משתמשים בפולסים חשמליים קצרים כדי להגדיל את חדירות קרום התא כך שמולקולות גדולות יותר כגון DNA זר יכולות לעבור ביתר קלות.

שרטוט ה- DNA-antigen מועתק לאחר מכן ל- mRNA בגרעין התא. זה עוזב את הגרעין ומתורגם לאנטיגן המקביל בציטופלזמה. לעתים קרובות זהו חלבון פני השטח של הפתוגן. לאחר מכן הוא בנוי בתוך מעטפת התא. החלבון הזר הזה על פני התא קורא בסופו של דבר למערכת החיסון במקום. זה יוצר תגובת הגנה ספציפית. אם האדם המחוסן נדבק בפתוגן בפועל, הגוף יכול להילחם בו מהר יותר.

האם חיסונים חוסכים סיכונים?

הדאגה העיקרית של אנשים מסוימים היא שחיסוני mRNA ו- DNA עלולים לפגוע או לשנות את הגנום האנושי. אך עד כה לא היו עדויות לכך. אין גם הוכחה לכך שהחיסונים עלולים לגרום למחלות כמו סרטן.

האם חיסוני mRNA יכולים לשנות את הגנום האנושי?

כמעט בלתי אפשרי שחיסוני mRNA עלולים לפגוע או לשנות את הגנום האנושי. יש לכך מספר סיבות:

>> mRNA אינו נכנס לגרעין התא: מצד אחד, ה- mRNA הזר שהוברח לתאים וה- DNA האנושי שוכן במקומות שונים - ה- mRNA נשאר בפלזמת התא, בעוד שה- DNA האנושי נמצא בתא גַרעִין. זה מופרד מהתא על ידי קרום. נכון שיש נקבוביות גרעיניות שדרכן mRNA מגרעין התא נכנס לפלזמת התא. עם זאת, זהו תהליך מורכב שפועל רק בכיוון אחד. אין דרך חזרה.

>> לא ניתן לשלב mRNA ב- DNA: מצד שני, ל- mRNA ול- DNA מבנים כימיים שונים. לכן לא ניתן לשלב mRNA בגנום האנושי כלל. לשם כך, תחילה יהיה צורך לכתוב אותו מחדש ב- DNA. שלב זה דורש אנזימים מיוחדים אשר ידועים זה מכבר מוירוסים מסוימים (רטרו -וירוסים), אך מתרחשים גם בתאים אנושיים, כידוע מזה זמן מה. אז האם יעלה על הדעת שניתן להמיר mRNA המנוהל כחיסון ל- DNA ולאחר מכן לשלב אותו בגנום האנושי?

הבה נבחן תחילה את האנזימים של רטרו -וירוסים: סוגים אלה של וירוסים (הכוללים גם את הפתוגן איידס HIV) כוללים את האנזימים הפוך טרנסקריפטאז ואינטגרז. בעזרתם הנגיפים יכולים לתמלל את הגנום של ה- RNA שלהם ל- DNA ולאחר מכן לשלב אותו בגנום ה- DNA של תא אנושי נגוע.

תיאורטית ניתן להעלות על הדעת: אם לאדם שנדבק בנגיף RNA כזה (למשל HIV) יש במקרה חיסון mRNA והנגיף בתא גוף, האנזימים הנגיפיים בין חלקי ה- mRNA האנושיים הרבים המופיעים בתא בכל עת, מכל הדברים "דגים" את ה- mRNA שהוצג כחיסון ומתעתיק אותו ל- DNA.

על מנת שזה יקרה, וזה בכל מקרה מאוד לא סביר, יהיה צורך בגורם נוסף: התעתיק של mRNA לדנ"א דורש רצף התחלה גנטי (שנקרא "פריימר"), שנגיפי ה- RNA עצמם מביאים איתם. עם זאת, פריימר זה מתוכנן באופן שרק הגנום RNA עצמו של הנגיף מועתק ל- DNA - ולא כל mRNA אחר הנמצא בתא. וחיסוני mRNA עצמם אינם מכילים "פריימר".

לכן כמעט בלתי אפשרי ש- mRNA חיסון מועתק ל- DNA בצורה זו ולאחר מכן משולב בגנום האנושי.

ניתן להגיע לאותה מסקנה אם מסתכלים על אנזימים אנושיים שיכולים לתמלל RNA ל- DNA: כאמור בהתחלה, התא יכול להשתמש באנזימי פולימראז לתרגם DNA ל- mRNA, המשמש לאחר מכן תבנית לסינתזת חלבונים בפלזמת התא . עם זאת, לפולימראזות יש משימות אחרות גם כן: לפני חלוקת התא, הן משכפלות את הגנום של ה- DNA האנושי כך שכל תא בת שנוצר יקבל אז סט שלם של מידע גנטי. פולימראזות יכולות גם לתקן נזקי DNA.

במשך זמן רב סברו כי פולימראזות יכולות לכתוב רק את ה- DNA ל- mRNA ואת ה- DNA ל- DNA. אולם כיום ידוע שחלק מהפולימראזות יכולות לתמלל גם את ה- RNA ל- DNA (כגון הטרנסקריפטאז ההפוך של רטרו -וירוסים). מעל לכל, מה שנקרא תטא פולימראז יש יכולת זו. תפקידו של אנזים זה לתקן נזקי DNA. אם, למשל, חסרה חתיכה באחד משני הגדילים של קטע DNA, תטא פולימראז יכול להרכיב את היצירה החסרה באמצעות הגדיל השני המשלים של ה- DNA (כלומר תרגום DNA-DNA).

כפי שהתברר לאחרונה, אנזים זה יכול גם להשתמש ב- RNA כתבנית ולתרגם אותו ל- DNA - אפילו בצורה יעילה יותר ועם פחות טעויות ממה שהוא יכול להעתיק DNA. תטא הפולימראז אפילו עשוי להעדיף להשתמש בתמלילי mRNA כתבנית לתיקון נזקי ה- DNA.

אז האם האנזים יכול לתמלל גם את ה- mRNA הניתן כחיסון ל- DNA? מנקודת מבטם של מומחים, אין זה סביר, ומאותה סיבה מדוע אנזים הנגיף הפוך טרנסקריפטאז אינו מסוגל לעשות זאת - חסר רצף ההתחלה הגנטי הדרוש ("פריימר").

האם חיסוני DNA יכולים לשנות את הגנום האנושי?

המצב שונה במקצת עם מה שנקרא חיסוני DNA. המבנה מתאים לזה של ה- DNA האנושי. עם זאת, מומחים סבורים כי אין זה סביר ביותר שהם יכולים להיות משולבים בטעות בגנום האנושי: שנים של ניסויים וניסיון בחיסוני DNA שכבר אושרו ברפואה וטרינרית לא סיפקו עדות לכך.

האם חיסוני mRNA ו- DNA יכולים לגרום למחלות אוטואימוניות?

נראה כי הסכנה כאן אינה גבוהה יותר מאשר בחיסונים קלאסיים חיים ומתים. לכל סוג של חיסון יש השפעה מפעילה על המערכת החיסונית. במקרים נדירים מאוד זה יכול למעשה לגרום לתגובה אוטואימונית. לאחר חיסון שפעת החזירים, כ -1,600 איש פיתחו מאוחר יותר נרקולפסיה. לנוכח מיליוני המינונים החסונים של החיסון, הסיכון נראה זניח. בנוסף, מחלות ויראליות יכולות בעצמן להוביל למחלה אוטואימונית.

האם חיסוני mRNA ו- DNA יכולים לפגוע בקו החיידקים?

לא. על פי מצב הידע הנוכחי, החומרים הפעילים של החיסון אינם מגיעים לתאי ביצה ולזרע.

היתרונות של חיסוני DNA ו- mRNA

העובדה שתעשיית התרופות השקיעה הרבה עבודה וכסף בפיתוח חיסוני DNA ו- mRNA במשך שנים נובעת, בין היתר, מהעובדה שניתן לייצר אותם בזול יותר ובעיקר מהר הרבה יותר מהמקובל. חיסונים חיים ומתים. עבור האחרונים, תחילה יש צורך לטפח פתוגנים באופן מייגע ובכמויות גדולות, ולאחר מכן להשיג את האנטיגנים שלהם.

במקרה של חיסונים מבוססי גנים כגון חיסוני DNA ו- mRNA, האדם המחוסן אחראי לייצור האנטיגן עצמו. תוכניות האנטיגן הגנטיות הניתנות כחיסון ניתנות לייצור במהירות ובקלות יחסית בכמות מספקת - ואם הפתוגן משתנה גנטית (מוטציה) - מותאם במהירות.

יתרון נוסף הוא שהחומר הגנטי הזר המועבר אינו נשאר בגוף לצמיתות. הוא מתפרק על ידי הגוף או נעלם כאשר התאים מתפרקים באופן טבעי. לכן האנטיגנים הזרים מיוצרים לזמן קצר בלבד. אולם פרק זמן זה מספיק לתגובה חיסונית.

אם משווים חיסוני DNA ו- mRNA זה לזה, יש לאחרונים מספר יתרונות: שילוב מקרי בגנום האנושי הוא אפילו פחות סביר מאשר עם חיסוני DNA. בנוסף, בדרך כלל יש להוסיף חומרים משפרים חזקים (תוספים) לחיסוני DNA כך שיפעילו תגובה חיסונית יעילה.

חיסוני DNA ו- mRNA: מחקר עדכני

מדענים חוקרים את הפיתוח של חיסוני DNA ו- mRNA במשך מספר שנים ואפילו עשרות שנים. כחלק ממגיפת נגיף הקורונה, הרשויות האחראיות - באיחוד האירופי, זוהי סוכנות התרופות האירופית EMA - אישרו לבסוף חיסוני mRNA לשימוש בבני אדם בפעם הראשונה.

בנוסף לחיסונים הקיימים כבר מ- BioNTech / Pfizer וממודרנה, נבדקים גם חיסונים אחרים המבוססים על mRNA. כמה פרויקטים מתמקדים שוב בחיסון DNA נגד קורונה.

אך לא רק חיסוני DNA ו- mRNA נמצאים ברשימת המועמדים החיסוניים הפוטנציאליים נגד Sars-CoV-2. מדענים וחברות תרופות עובדים גם על חיסונים וקטוריים, כמו גם על חיסונים חיים ומתים קונבנציונאליים. תוכל גם לברר את כל מה שאתה צריך לדעת במאמר שלנו "חיסון נגד וירוס".

בנוסף, חברות תרופות פועלות כיום על חיסוני DNA נגד כ -20 מחלות שונות, כולל שפעת, איידס, הפטיטיס B, הפטיטיס C וסרטן צוואר הרחם (הנגרם בדרך כלל כתוצאה מזיהום בנגיפי HPV). זה כולל גם מועמדים לחיסון טיפולי, כלומר כאלה שכבר ניתנים לאנשים חולים (למשל חולי סרטן).

כמו כן, עובדים על אינטנסיביות חיסונים שונים ל- mRNA, למשל נגד שפעת, כלבת ונגיף זיקה.

none:  טיפול שיניים מקום עבודה בריא תינוק ילד