न्यूक्लिक एसिड टीके (एमआरएनए और डीएनए)

न्यूक्लिक एसिड टीके आनुवंशिक निर्देश — मैसेंजर आरएनए (mRNA) या डीएनए — प्रदान करते हैं, जो एक लक्ष्य एंटीजन को एन्कोड करते हैं, ताकि प्राप्तकर्ता की अपनी कोशिकाएं एंटीजन को संश्लेषित करें और इसे प्रतिरक्षा प्रणाली के सामने प्रस्तुत करें। इनमें कोई संक्रामक सामग्री और कोई प्रोटीन एंटीजन नहीं होता है, केवल उसके लिए कोड होता है। लिपिड नैनोकणों में दिए गए एमआरएनए टीके, पहले व्यापक रूप से तैनात COVID-19 टीकों के रूप में प्रमुखता से उभरे, यह प्रदर्शित करते हुए कि इस प्लेटफॉर्म को किसी रोगज़नक़ के आनुवंशिक अनुक्रम से तेज़ी से डिज़ाइन किया जा सकता है।

Definition

एक न्यूक्लिक एसिड वैक्सीन एमआरएनए या डीएनए की एक तैयारी है जो एक लक्ष्य एंटीजन को एन्कोड करती है, जिसे इस तरह से वितरित किया जाता है कि मेजबान कोशिकाएं इसे प्रोटीन में अनुवादित करती हैं, जिससे रोगज़नक़, एक जीवित वेक्टर, या एक शुद्ध प्रोटीन एंटीजन का उपयोग किए बिना सुरक्षात्मक प्रतिरक्षा प्रेरित होती है।

Scope

यह विषय बताता है कि एमआरएनए और डीएनए टीके कैसे काम करते हैं, एंडोजेनस एंटीजन संश्लेषण एंटीबॉडी और टी-सेल प्रतिरक्षा दोनों को क्यों प्रेरित करता है, वितरण प्रणालियों और न्यूक्लियोसाइड संशोधन की भूमिका, और दो न्यूक्लिक-एसिड विधियों के बीच व्यावहारिक अंतर। यह एक कार्यप्रणाली संदर्भ है और इसमें कार्यक्रम या पात्रता संबंधी सलाह शामिल नहीं है।

Core questions

• एमआरएनए और डीएनए टीके मेजबान कोशिकाओं को एंटीजन बनाने का निर्देश कैसे देते हैं?
• एंडोजेनस एंटीजन उत्पादन एंटीबॉडी और साइटोटॉक्सिक टी-सेल प्रतिक्रियाओं दोनों को क्यों उत्पन्न करता है?
• लिपिड-नैनोकण वितरण और न्यूक्लियोसाइड संशोधन की क्या भूमिकाएँ हैं, और एमआरएनए और डीएनए प्लेटफॉर्म कैसे भिन्न हैं?

Key concepts

• मैसेंजर आरएनए (mRNA) प्लेटफॉर्म
• प्लास्मिड डीएनए प्लेटफॉर्म
• लिपिड नैनोकण वितरण
• न्यूक्लियोसाइड-संशोधित एमआरएनए
• एंडोजेनस एंटीजन अनुवाद
• अनुक्रम-संचालित तीव्र डिजाइन
• एमआरएनए के लिए कोल्ड-चेन आवश्यकताएँ

Mechanisms

टीका एंटीजन के लिए आनुवंशिक कोड को मेजबान कोशिकाओं में पहुंचाता है: एमआरएनए का सीधे कोशिका द्रव्य में अनुवाद होता है, जबकि प्लास्मिड डीएनए को अनुवाद से पहले प्रतिलेखन के लिए नाभिक तक पहुंचना चाहिए। कोशिका तब एंटीजन का उत्पादन करती है और इसे दोनों प्रमुख हिस्टोकम्पैटिबिलिटी मार्गों के माध्यम से संसाधित करती है, एंटीबॉडी प्रतिक्रियाओं और साइटोटॉक्सिक टी कोशिकाओं को तैयार करती है। एमआरएनए के लिए, दो प्रगति महत्वपूर्ण थीं — स्थिर वितरण और अवशोषण के लिए लिपिड नैनोकणों में एन्कैप्सुलेशन, और जन्मजात प्रतिरक्षा अति-सक्रियण को कम करने और प्रोटीन उत्पादन बढ़ाने के लिए न्यूक्लियोसाइड्स का रासायनिक संशोधन, जैसा कि पार्डी और सहयोगियों द्वारा वर्णित है। कुट्ज़लर और वीनर द्वारा समीक्षा किए गए डीएनए टीके, स्थिर और निर्माण में सरल हैं, लेकिन ऐतिहासिक रूप से मनुष्यों में कम प्रतिरक्षाजनक रहे हैं, अक्सर वितरण सहायता की आवश्यकता होती है। चूंकि एंटीजन को आपूर्ति करने के बजाय एन्कोड किया जाता है, एक न्यूक्लिक-एसिड वैक्सीन को सीधे रोगज़नक़ के अनुक्रम से डिज़ाइन किया जा सकता है, जिससे तेजी से विकास संभव होता है, जैसा कि BNT162b2 और mRNA-1273 COVID-19 टीकों द्वारा दिखाया गया है।

Clinical relevance

न्यूक्लिक एसिड टीके, विशेष रूप से एमआरएनए, ने एक तेजी से डिज़ाइन करने योग्य प्लेटफॉर्म स्थापित किया जिसने मजबूत ह्यूमोरल और सेलुलर प्रतिरक्षा को प्रेरित किया और COVID-19 महामारी के दौरान बड़े पैमाने पर मान्य किया गया। प्लेटफॉर्म को समझने से यह पता चलता है कि ऐसे टीकों को अनुक्रम डेटा से इतनी जल्दी क्यों विकसित किया जा सकता है और एमआरएनए उत्पादों की विशिष्ट भंडारण आवश्यकताएं क्यों होती हैं। यह प्रविष्टि प्लेटफॉर्म के विज्ञान का वर्णन करती है और व्यक्तिगत टीकाकरण सलाह का स्रोत नहीं है।

Epidemiology

COVID-19 महामारी के दौरान एमआरएनए टीकों को अधिकृत किया गया और लाखों लोगों को प्रशासित किया गया, जिसमें बड़े यादृच्छिक परीक्षणों (पोलैक और सहयोगी; बैडेन और सहयोगी) ने उच्च प्रभावकारिता का प्रदर्शन किया; डीएनए टीकों को पशु चिकित्सा सेटिंग्स में लाइसेंस दिया गया है और मानव नैदानिक विकास में जारी है।

History

यह विचार कि इंजेक्शन वाला न्यूक्लिक एसिड इन-विवो एंटीजन अभिव्यक्ति को निर्देशित कर सकता है, 1990 के दशक की शुरुआत में इंजेक्शन वाले एमआरएनए और डीएनए से प्रोटीन अभिव्यक्ति के प्रदर्शनों से मिलता है। डीएनए टीके 2000 के दशक में आगे बढ़े (कुट्ज़लर और वीनर, 2008 द्वारा समीक्षा की गई), जबकि एमआरएनए लंबे समय तक अस्थिरता और जन्मजात प्रतिरक्षा सक्रियण द्वारा सीमित था जब तक कि न्यूक्लियोसाइड संशोधन और लिपिड-नैनोकण वितरण ने इसे व्यावहारिक नहीं बना दिया, एक महत्वपूर्ण मोड़ जिसे पार्डी और सहयोगियों ने 2018 में संक्षेप में प्रस्तुत किया और 2020 के COVID-19 एमआरएनए टीकों में साकार किया।

Key figures

• Norbert Pardi
• Drew Weissman
• David B. Weiner
• Florian Krammer

Seminal works

• pardi-2018
• kutzler-2008
• polack-2020
• baden-2021

Frequently asked questions

एमआरएनए और डीएनए टीके कैसे भिन्न होते हैं?

दोनों एक एंटीजन के लिए आनुवंशिक निर्देश प्रदान करते हैं, लेकिन एमआरएनए का सीधे कोशिका द्रव्य में अनुवाद होता है और इसे आमतौर पर लिपिड नैनोकणों में वितरित किया जाता है, जबकि डीएनए को पहले प्रतिलेखन के लिए कोशिका नाभिक में प्रवेश करना चाहिए; डीएनए भंडारण के लिए अधिक स्थिर है लेकिन ऐतिहासिक रूप से मनुष्यों में कम प्रतिरक्षाजनक रहा है।

एमआरएनए COVID-19 टीकों को इतनी जल्दी क्यों विकसित किया जा सका?

क्योंकि टीके को केवल लक्ष्य एंटीजन के आनुवंशिक अनुक्रम की आवश्यकता होती है, एक एमआरएनए को रोगज़नक़ का अनुक्रम ज्ञात होते ही डिज़ाइन किया जा सकता है, बिना रोगज़नक़ को उगाए या प्रोटीन को शुद्ध किए — जिससे वितरण और स्थिरता की समस्याओं को हल करने के बाद बहुत तेजी से विकास संभव हो सका।