mRNA cjepiva, dio III/III – RNA cjepiva u pitanjima i odgovorima
mRNA cjepiva, dio III/III – RNA cjepiva u pitanjima i odgovorima
Koliko je istina da su nova mRNA cjepiva protiv SARS-CoV-2 virusa „na brzinu napravljena“?
Na prvi pogled to je točno, napravljena su u impresivno brzo vrijeme. No platforma odnosno ideja primjene RNA kao lijeka nije nimalo nova. Prvi RNA lijek, Fomivirsen, odobren je 1998. godine. Njime se liječila teška infekcija oka izazvana citomegalovirusom. Prethodni virusi i srodnici SARS-CoV-2 virusa, MERS i SARS-Cov-1 su nas isto već puno naučili o strategiji borbe protiv koronavirusa.
Što su to RNA lijekovi i kakvi sve postoje?
Prvo trebamo naučiti da su svi RNA lijekovi iznimno specifični. Jedna grupa RNA lijekova služi tome da koče ili na neki drugi način regulira drugu molekulu RNA. Time djelujemo i na bolest. Već spomenuti lijek Fomivirsen koči stvaranje proteina IE2 citomegalovirusa i tako liječi infekciju. Postoji podklasa tih lijekova koje ćemo kratko objasniti. Drugu klasu čine mRNA. mRNA služi kao kod za stvaranje proteina, to je njihova funkcija. mRNA cjepiva pripadaju, logično, toj klasi.
Zašto kažemo da su RNA lijekovi vrlo specifični?
Specifični su zbog slijeda baza od kojih se sastoji RNA. To su A, U, G, C – adenin, uracil, gvanin, citozin. Njihov točan slijed je unikatan za svaki gen na planeti, što je i razlog njihove specifičnosti. Svi pamtite da se molekula DNA sastoji od dva komplementarna lanca (pogledajte video o DNA ). Dva lanca RNA mogu se isto spajati kao i DNA. Fomiversen je tip RNA lijeka koji je antisens. Što to znači? To znači da je komplementaran dijelu RNA za IE2 protein citomegalovirusa, veže se samo za njega i tako ga blokira. Postoje već gotove dvolančane molekule RNA, zvane siRNA, koje mogu drugim mehanizmima „utišati“ drugu RNA. Lijek Givosiran je takav. On koči enzim sintazu 5-aminolevulinske kiseline i time pomaže kod pacijenata koji pate od nasljedne bolesti zvane jetrena porfirija. Specifičnost mRNA cjepiva isto tako ovisi o slijedu baza koje kodiraju nastanak proteina kojeg želimo.
Kada su počela istraživanja potencijalnih mRNA cjepiva?
Već su 1990. godine znanstvenici prvi put dokazali da injekcija već gotove mRNA molekule u mišu izaziva prolazno stvaranje proteina. 1993. godine prvi put je pomoću mRNA protiv virusa gripe imuniziran miš. Prva klinička ispitivanja mRNA cjepiva započela su 2008. godine. Provedeno je ili je u tijeku otprilike 90 kliničkih studija mRNA cjepiva, bilo protiv infektivnih bolesti ili kod onkoloških pacijenata.
Ispituje se oko 20 cjepiva protiv infektivnih bolesti poput HIV-a, bjesnoće (rabijesa), ebole, zika, citomegalovirusa, parainfluenca virusa tip 3 i metapneumovirusa. Postoje dva tipa RNA cjepiva. Jedno je spomenuto mRNA cjepivo. Postoji i tzv. samoreplicirajuće RNA cjepivo. Njega nećemo puno objašnjavati jer to zahtijeva posebnu priču.
Je li točna informacija da do sada nema registriranih mRNA ili drugih RNA cjepiva (vakcina)?
Da, točna je informacija. RNA tehnologija razvila se kasnije u odnosu na atenuirana cjepiva kao što su morbili (ospice), te rekombinantna cjepiva poput cjepiva protiv virusa hepatitisa B. Do sada nije bilo masovnih procjepljivanja populacije RNA cjepivima.
Kako to da nismo kroz četrdeset godina našli lijek protiv HIV-a i raka, a tako brzo našli lijek protiv SARS-CoV-2 virusa?
Biologija virusa HIV-a je na žalost takva da u tome nismo uspjeli. U tom neuspjehu bilo je i korisnih saznanja. Nastali su novi koncepti koje danas vidimo u cjepivima koje se spominju u medijima – adenovirusna cjepiva i mRNA cjepiva su djeca učenja na cjepivu protiv HIV-a i drugih virusa. Cjepiva protiv SARS-CoV-2 virusa su i plod istraživanja potencijalnih cjepiva protiv njegovih srodnika – SARS-CoV-1 i MERS virusa.
Njihovog razvoja bili su svjesni samo oni koji redovno prate nove lijekove u istraživanju, informacije o razvoju takvih cjepiva nisu se dijelile u medijima niti su zanimale prosječnog čitatelja. Istraživanja ova dva virusa omogućila su da upoznamo spikeprotein kao jedan od potencijalnih ciljeva neutralizacije tog virusa (imunizacije). Spike protein je postao i medijski poznat, no normalno se spominje u brojnim znanstvenim radovima o MERS i SARS-CoV-1 i prije pojave nove pandemije.
U hrvatskom jeziku naziva se protein šiljka i pod tim nazivom bit će opisan i u uputama o lijeku ukoliko cjepivo bude odobreno. Kako mnogi od vas još čitaju engleske nazive, u ostatku članka ostavit ću engleski naziv. Lijek ili cjepivo protiv raka neće nikada niti biti nađen jer „rak“ nije jedna bolest. U zadnjih deset godina u onkologiji se pojavio niz novih lijekova kojih ljudi nisu svjesni jer se ne spominju u medijima.Kako se proizvode mRNA cjepiva?
Primjer ćemo objasniti na SARS-CoV-2. On je RNA virus. U laboratoriju pretvori se (kažemo i „prepiše“) RNA u DNA pomoću enzima. Iz DNA odabere se samo gen od interesa, kako kažemo. To može biti gen za već spomenuti spike protein. Taj gen se ubaci u plazmid. Plazmid je malena kružna molekula DNA koja živi u bakterijama.
Plazmid se potom ubaci u standardnu laboratorijsku bakteriju kao što je Escherichia coli. Ona će nam postati „tvornica“ gena odnosno DNA za spike protein. Jednostavnim tehnikama izolira se vrlo čista DNA. Potom se koristi enzim koji pretvara DNA u RNA. Koriste se enzimi bakteriofaga, virusa koji inače samo napadaju bakterije, a ima ih tri koja se koriste u proizvodnji: T7, SP6 i T3. Takvi enzimi su rekombinantni i pročišćeni.
U reakciju se dodaje „građevni materijal“ – dijelovi od kojih se sastoji RNA i koje smo već spominjali skraćenicama A, U, G, C – adenozin trifosfat, uridin trifosfat, gvanozin trifosfat i citidin trifosfat. Enzim će stvoriti velike količine RNA iz „kalupa“ DNA – može nastati i do 2 grama po litri RNA. DNA se pocijepa enzimima te se RNA izolira u vrlo čistom stanju. No, da takvu RNA ubacimo u cjepivo ne bi se desilo ništa. RNA molekula mora proći u stanicama niz nadogradnji da bi postala uspješan kalup za stvaranje proteina.
Na primjer, mora se dodati „repić“ koji nazivamo poli-A rep te mora dobiti „kapicu“. Tek tada je naše stanice i ribosomi mogu prepoznati kao kalup za stvaranje proteina. „Kapicu“ i „repić“ dodaje se kemijski ili enzimski. Nakon toga mRNA je spremna. Takva mRNA je kao i svaka naša vlastita RNA koja služi stvaranju proteina. No, i to ne bi bilo dovoljno. RNA molekula je vrlo nestabilna u našem tijelu i toliko je velika da ne bi mogla prodrijeti u stanice.
Stanična membrana jednostavno ne pušta tako velike molekule. Stoga se RNA uvlači u tzv. lipidne strukture koje omogućuju ulazak u stanicu preko membrane. Proces iznimno sliči liposomima koje poznajete kako iz kozmetike tako i dodataka prehrani (liposomski vitamin C). Otapanjem u vodi i drugim pomoćnim tvarima koje se inače koriste u injekcijskim oblicima poput polietilen glikola dolazimo do konačnog oblika cjepiva.
Kakva je stabilnost tog cjepiva?
mRNA je nestabilna molekula. Stoga je glavna mana mRNA cjepiva kompliciran način održavanja hladnog lanca na temperaturama od -20 C pa sve do -70 C. Dođe li do registracije mRNA cjepiva, trebat će pažljivo educirati sve sudionike lanca o posebnoj pažnji na uvjete pohrane i transporta. Ispitivanje stabilnosti (stabiliteta) je i inače jedan od prioriteta u proizvodnji cjepiva. U slučaju da cjepivo bude predugo na povišenoj temperaturi, glavni problem bio bi manjak efikasnosti zbog raspada RNA, no ne i problem sigurnosti.
Može li mRNA cjepivo promijeniti genetski kod?
Ne. Da bi se to dogodilo, bio bi nam potreban enzim koji „prepisuje“ RNA u DNA, a taj enzim naše tijelo ne posjeduje. Retrovirusi kao HIV sadrže taj enzim i naizgled oni bi mogli prepisati RNA u DNA. No, pacijenti koji su inficirani HIV-om su danas ionako na visokoaktivnoj antiretroviralnoj terapiji što uključuje i blokadu tog enzima. Glavna je prednost mRNA što je – nestabilna. U našim stanicama se razgrađuje nakon nekog vremena kao i naša vlastita RNA te time nestaje.
Može li mRNA cjepivo izazvati reakciju poput odbacivanja transplantiranog organa?
Ne. Premda je imunološki proces odbacivanja transplantiranog organa kompleksan, nedostaje ključna molekula. To je tzv. nama strana MHC molekula koja se nalazi na svakoj stanici transplantiranog organa. Naš organizam tu MHC molekulu prepoznaje kao stranu i tako odbacuje organ. MHC je protein koji inače sudjeluje u imunološkom odgovoru. mRNA cjepiva ne sadrže mRNA iz kojih bi nastale MHC molekule.
Spike protein navodno sliči na prirodni ljudske proteine sincitine koji sudjeluju u nastanku posteljice (placente). Može li doći do problema nastanka autoimunog procesa i sterilnosti?
Takva protutijela nastaju i kod prirodne infekcije virusom SARS-CoV-2 i do sada nije zamijećen problem u ranoj trudnoći gdje bi takva protutijela doista mogla stvoriti problem. Trenutna SARS-CoV-2 cjepiva nisu ispitana u trudnica i dok se ne ispitaju u zasebnoj studiji neće niti biti njima namijenjena. Gp160 je protein HIV-a koji je još sličniji sincitinima. Cjepivo s gp160 je ispitano u ljudima pa takav problem nije zamijećen.
Mogu li sastojci mRNA cjepiva izazvati teške alergijske reakcije?
Svaki lijek (time i cjepivo), hrana i dodatak prehrani mogu izazvati teške alergijske reakcije poput anafilaktičkog šoka. Njihova učestalost će se pratiti i nisu nam nepoznati načini hitnih medicinskih postupaka u takvim situacijama.
Neka cjepiva poput Dengvaxia (cjepivo protiv dengue virusa) su pokazala fenomen ADE – antibody-dependant enhancement. Drugim riječima, neki cijepljeni ljudi su imali veći rizik pogoršanja bolesti. Može li se to dogoditi sa mRNA cjepivima protiv virusa SARS-CoV-2?
Za svaku zaraznu bolest ili cjepivo to je moguć scenarij i mogućnost razvitka takvog problema otvoreno je bio na stolu. Premda u fazi III sudjeluje veliki broj ljudi, moguće je da ADE bude vrlo rijetka, ali ozbiljna nuspojava koju bismo potencijalno previdjeli. Za sada je to malo vjerojatno – trenutno dostupni rezultati efikasnosti su vrlo zadovoljavajući, no to ne bi bio dovoljan argument.
Iskustvo u tome nam daje konvalescentna plazma. Veliki broj ljudi je primao konvalescentnu plazmu kao mogući lijek. U konvalescentnoj plazmi postoje ista protutijela koja bi, kao i u slučaju cjepiva, mogla stvoriti problem ADE. Do sada je više desetina tisuća ljudi primilo konvalescentnu plazmu, a bez da je došlo do pojave ADE.
Mogu li dobiti covid-19 od cjepiva?
Ne. Niti jedno trenutno cjepivo ne sadrži živi virus SARS-CoV-2. Nekoliko cjepiva, među kojima i jedno kinesko, sadrži mrtvog uzročnika koji isto ne može izazvati bolest.
Koliki je problem što će se cijepiti potencijalno stotine milijuna ljudi, a cjepiva su ispitana svaka na nekoliko desetaka tisuća ljudi?
U dizajnu svake kliničke studije pazi se na odabir ispitanika – od tjelesne težine, starosti, do (rijetkih) etničkih grupa te eventualno drugih bolesti. Da, istina je da ulaskom u veliku populaciju dolazi do mogućnosti rjeđih/rijetkih nuspojava. Zbog toga i cijeli proces mora biti pojačano praćen kako bi se identificirali takvi problemi.
Postoji li potencijalni problem kasnih neželjenih efekata?
Kod cjepiva postoje nuspojave/reakcije koje se mogu pojaviti u roku nekoliko dana do nekoliko tjedana. Takve se reakcije mogu opaziti već i kod faze III. Ljudi se najčešće sjete vrlo rijetke nuspojave Guillain-Barréovog sindroma i cjepiva protiv gripe, no on se javlja najčešće do nekoliko tjedana nakon cijepljenja. Podsjetimo da se Guillain-Barréov sindrom može javiti i nakon preležane gripe.
Neke potencijalne nuspojave kao makrofagni miofasciitis mogu se javiti više mjeseci nakon cijepljenja. Stoga će se morati pratiti pacijenti. Za sada, tipične nuspojave su uglavnom lokalne reakcije – otok ruku, bol mišića i zglobova i to su reakcije koje su zamijećene od početka studija s RNA cjepivima. Javljaju se i umor i glavobolja. Reakcije se javljaju iz više razloga a jedan od njih je što sama mRNA iz cjepiva može biti signal pojačanja imunološke reakcije. To nije samo loše nego i korisno svojstvo kojeg smo svjesni od početka – cjepivu ne treba adjuvans.
Što nam je još nepoznato i koje odgovore nećemo još imati nakon ovih prvih faza III kliničkih istraživanja?
Spomenuli smo mogući rizik rijetkih težih nuspojava koje se nisu zamijetile u populaciji od 20000-30000 ispitanika. Nećemo još znati sprječava li cjepivo asimptomatski prijenos virusa a ne samo pojavu covid-19 odnosno simptomatskog oblika bolesti. To ćemo tek doznati u budućnosti. Ne znamo što je s ljudima koji su već preboljeli covid-19 i imaju protutijela u krvi jer takvi ljudi nisu uključeni u studiju.
Ne znamo sa sigurnošću ni koji je to protektivni (zaštitni) titar protutijela te kako cjepivo utječe na eventualno povećanje zaštite (ili ne utječe). Ne znamo što je s djecom, no srećom djeca su populacija kod koje se gotovo nikad ne razvija teži oblik bolesti. S druge strane, djeca isto sudjeluju u transmisiji, no zasebne studije morat će pokazati sigurnost u djece.
Ne znamo koliko će trajati imunost (zaštitna imunost) u odnosu na prebolijevanje bolesti. Puno je bilo rasprava oko toga koliko infekcija stvara dugotrajni imunološki odgovor (memoriju) i zaštitu i objave su varirale u ekstremima i senzacionalnosti. Jedini realni faktor je vrijeme – mi SARS-CoV-2 poznajemo tek godinu dana a tek za jednu do tri godine možemo znati kakva je memorija odnosno koliko traje zaštita imunizacijom. Čekamo i detaljnije informacije rezultata studija faze III a ne samo kratka saopćenja.
Više referenci:
Nat Rev Drug Discov. 2018 Apr;17(4):261-279.
Nat Struct Mol Biol. 2018 May;25(5):357-364.
Chonnam Med J. 2020 May; 56(2): 87–93.
Int J Mol Sci. 2019 Sep; 20(18): 4544.
Biochem Biophys Res Commun. 2005 Jun 17; 331(4): 1193–1200.
Korisna stranica s više informacija i na engleskom jeziku:
5/5