Vaksin Asam Nukleat (mRNA dan DNA)

Vaksin asam nukleat memberikan instruksi genetik — RNA duta (mRNA) atau DNA — yang mengode antigen target, sehingga sel-sel penerima sendiri mensintesis antigen dan menyajikannya kepada sistem kekebalan tubuh. Vaksin ini tidak membawa materi infeksius dan tidak ada antigen protein, hanya kode untuk satu antigen. Vaksin mRNA, yang disampaikan dalam nanopartikel lipid, menjadi terkenal sebagai vaksin COVID-19 pertama yang digunakan secara luas, menunjukkan bahwa platform ini dapat dirancang dengan cepat dari sekuens genetik patogen.

Definition

Vaksin asam nukleat adalah sediaan mRNA atau DNA yang mengode antigen target, yang dihantarkan sehingga sel inang menerjemahkannya menjadi protein, sehingga menginduksi imunitas protektif tanpa menggunakan patogen, vektor hidup, atau antigen protein murni.

Scope

Topik ini mencakup cara kerja vaksin mRNA dan DNA, mengapa sintesis antigen endogen menginduksi imunitas antibodi dan sel T, peran sistem penghantaran dan modifikasi nukleosida, serta perbedaan praktis antara kedua modalitas asam nukleat tersebut. Ini adalah referensi metodologis dan tidak memberikan jadwal atau saran kelayakan.

Core questions

• Bagaimana vaksin mRNA dan DNA menginstruksikan sel inang untuk membuat antigen?
• Mengapa produksi antigen endogen memicu respons antibodi dan sel T sitotoksik?
• Apa peran penghantaran nanopartikel lipid dan modifikasi nukleosida, dan bagaimana platform mRNA dan DNA berbeda?

Key concepts

• Platform RNA duta (mRNA)
• Platform DNA plasmid
• Penghantaran nanopartikel lipid
• mRNA yang dimodifikasi nukleosida
• Translasi antigen endogen
• Desain cepat berbasis sekuens
• Persyaratan rantai dingin untuk mRNA

Mechanisms

Vaksin menghantarkan kode genetik untuk antigen ke dalam sel inang: mRNA diterjemahkan langsung di sitoplasma, sementara DNA plasmid harus mencapai nukleus untuk ditranskripsi sebelum translasi. Sel kemudian memproduksi antigen dan memprosesnya melalui kedua jalur histokompatibilitas utama, memicu respons antibodi dan sel T sitotoksik. Untuk mRNA, dua kemajuan sangat penting — enkapsulasi dalam nanopartikel lipid untuk penghantaran dan penyerapan yang stabil, serta modifikasi kimia nukleosida untuk mengurangi aktivasi berlebihan kekebalan bawaan dan meningkatkan keluaran protein, seperti yang dijelaskan oleh Pardi dan rekan. Vaksin DNA, yang ditinjau oleh Kutzler dan Weiner, stabil dan mudah diproduksi tetapi secara historis kurang imunogenik pada manusia, seringkali membutuhkan bantuan penghantaran. Karena antigen dikodekan daripada disuplai, vaksin asam nukleat dapat dirancang langsung dari sekuens patogen, memungkinkan pengembangan cepat, seperti yang ditunjukkan oleh vaksin COVID-19 BNT162b2 dan mRNA-1273.

Clinical relevance

Vaksin asam nukleat, terutama mRNA, membentuk platform yang dapat dirancang dengan cepat yang menginduksi imunitas humoral dan seluler yang kuat dan divalidasi dalam skala besar selama pandemi COVID-19. Memahami platform ini menjelaskan mengapa vaksin semacam itu dapat dikembangkan dengan cepat dari data sekuens dan mengapa produk mRNA memiliki persyaratan penyimpanan khusus. Entri ini menjelaskan ilmu di balik platform tersebut dan bukan merupakan sumber saran vaksinasi individu.

Epidemiology

Vaksin mRNA diizinkan dan diberikan kepada ratusan juta orang selama pandemi COVID-19, dengan uji coba acak besar (Polack dan rekan; Baden dan rekan) menunjukkan efikasi tinggi; vaksin DNA telah dilisensikan dalam pengaturan kedokteran hewan dan terus dalam pengembangan klinis manusia.

History

Gagasan bahwa asam nukleat yang disuntikkan dapat mengarahkan ekspresi antigen in-vivo berasal dari demonstrasi awal tahun 1990-an tentang ekspresi protein dari mRNA dan DNA yang disuntikkan. Vaksin DNA berkembang sepanjang tahun 2000-an (ditinjau oleh Kutzler dan Weiner, 2008), sementara mRNA telah lama dibatasi oleh ketidakstabilan dan aktivasi kekebalan bawaan hingga modifikasi nukleosida dan penghantaran nanopartikel lipid membuatnya praktis, sebuah titik balik yang diringkas oleh Pardi dan rekan pada tahun 2018 dan direalisasikan dalam vaksin mRNA COVID-19 tahun 2020.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Bagaimana perbedaan vaksin mRNA dan DNA?

Keduanya memberikan instruksi genetik untuk antigen, tetapi mRNA diterjemahkan langsung di sitoplasma dan biasanya dihantarkan dalam nanopartikel lipid, sedangkan DNA harus masuk ke nukleus sel untuk ditranskripsi terlebih dahulu; DNA lebih stabil untuk disimpan tetapi secara historis kurang imunogenik pada manusia.

Mengapa vaksin mRNA COVID-19 dapat dikembangkan begitu cepat?

Karena vaksin hanya membutuhkan sekuens genetik dari antigen target, mRNA dapat dirancang segera setelah sekuens patogen diketahui, tanpa menumbuhkan patogen atau memurnikan protein — memungkinkan pengembangan yang sangat cepat setelah masalah penghantaran dan stabilitas terpecahkan.