วัคซีน mRNA

วัคซีน mRNA เป็นวัคซีนที่ส่งผ่านสารพันธุกรรม messenger RNA สังเคราะห์ ซึ่งจะสั่งการให้เซลล์ของผู้รับผลิตแอนติเจนเป้าหมายชั่วคราว โดยปกติจะเป็นโปรตีนบนพื้นผิวของเชื้อโรค ซึ่งระบบภูมิคุ้มกันจะเรียนรู้ที่จะจดจำในภายหลัง โดยทั่วไปแล้ว mRNA จะถูกบรรจุอยู่ในอนุภาคไขมันนาโน (lipid nanoparticles) ที่ช่วยปกป้องและช่วยให้เซลล์ดูดซึมเข้าไปได้ mRNA จะไม่เข้าสู่นิวเคลียสของเซลล์หรือเปลี่ยนแปลงจีโนม และจะถูกย่อยสลายหลังจากสร้างแอนติเจนเสร็จสิ้น

Definition

วัคซีน mRNA เป็นวัคซีนกรดนิวคลีอิกที่ส่งผ่าน messenger RNA ที่เข้ารหัสแอนติเจนเป้าหมาย เพื่อให้เซลล์ของผู้ที่ได้รับวัคซีนแสดงแอนติเจนนั้นชั่วคราวและสร้างการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวที่ป้องกันเชื้อโรคได้

Scope

บทความนี้ครอบคลุมถึงวิธีการที่วัคซีน mRNA เข้ารหัสและส่งแอนติเจน การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่วัคซีนกระตุ้น และคุณสมบัติการนำส่งและความเสถียรที่ทำให้แพลตฟอร์มนี้แตกต่างออกไป นี่คือข้อมูลอ้างอิงระดับแพลตฟอร์มภายในประเภทของวัคซีน และไม่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับตารางการฉีด ปริมาณ หรือคำแนะนำการสร้างภูมิคุ้มกันส่วนบุคคล

Core questions

• mRNA ที่ถูกส่งเข้าไปนำไปสู่การที่เซลล์ของร่างกายผลิตแอนติเจนของวัคซีนได้อย่างไร?
• อนุภาคไขมันนาโนและการดัดแปลงนิวคลีโอไซด์มีบทบาทอย่างไรในการนำส่งและความทนทาน?
• เหตุใดวัคซีน mRNA จึงสามารถกระตุ้นการตอบสนองทั้งแอนติบอดีและทีเซลล์ได้?
• ข้อควรพิจารณาด้านความเสถียรและห่วงโซ่ความเย็นใดบ้างที่เป็นลักษณะเฉพาะของแพลตฟอร์มนี้?

Key concepts

• การแสดงออกของแอนติเจนในแหล่งกำเนิด (In situ antigen expression)
• การนำส่งด้วยอนุภาคไขมันนาโน (Lipid nanoparticle delivery)
• นิวคลีโอไซด์ดัดแปลง (Modified nucleosides)
• การตอบสนองของแอนติบอดีและทีเซลล์ (รวมถึง TH1) (Antibody and T-cell (including TH1) responses)
• mRNA ชั่วคราวที่ไม่รวมเข้ากับ DNA (Transient, non-integrating mRNA)
• การผลิตที่รวดเร็วและขับเคลื่อนด้วยลำดับ (Rapid, sequence-driven manufacturing)
• ข้อกำหนดด้านห่วงโซ่ความเย็นและความเสถียร (Cold-chain and stability requirements)

Mechanisms

วัคซีนจะส่งผ่าน mRNA transcript ที่เข้ารหัสแอนติเจนที่เลือก ซึ่งมักจะถูกผสมกับนิวคลีโอไซด์ดัดแปลงเพื่อจำกัดการกระตุ้นภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดที่ไม่พึงประสงค์ และบรรจุอยู่ในอนุภาคไขมันนาโนที่ช่วยปกป้อง RNA และส่งเสริมการดูดซึมเข้าสู่เซลล์ เมื่อเข้าไปในไซโตพลาสซึมแล้ว mRNA จะถูกแปลโดยไรโบโซมของเซลล์ให้เป็นแอนติเจน ซึ่งจะถูกนำเสนอและจดจำโดยระบบภูมิคุ้มกัน กระตุ้นให้เกิดการตอบสนองทั้งแอนติบอดีและทีเซลล์ รวมถึงกิจกรรมของ CD4 และ CD8 ทีเซลล์ที่เอนเอียงไปทาง TH1 mRNA จะยังคงอยู่ในไซโตพลาสซึม ไม่รวมเข้ากับ DNA และจะถูกย่อยสลายโดยกระบวนการปกติของเซลล์หลังจากผลิตแอนติเจน เนื่องจากมีเพียงลำดับแอนติเจนเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลงไประหว่างเป้าหมาย แพลตฟอร์มนี้จึงรองรับการผลิตที่รวดเร็วและเป็นมาตรฐาน

Clinical relevance

วัคซีน mRNA ได้รับการใช้งานในมนุษย์ในวงกว้างในช่วงการระบาดของ COVID-19 โดยการทดลองแบบสุ่มได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพสูงของผลิตภัณฑ์สองชนิด ซึ่งเป็นการสร้างแพลตฟอร์มนี้ในทางคลินิก บทความนี้อธิบายว่าแพลตฟอร์มทำงานอย่างไรและภูมิคุ้มกันถูกสร้างขึ้นได้อย่างไร ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจสร้างภูมิคุ้มกันส่วนบุคคล ซึ่งเป็นไปตามตารางปัจจุบันและคำแนะนำอย่างเป็นทางการ

Evidence & guidelines

การทดลองควบคุมแบบสุ่มขนาดใหญ่รายงานประสิทธิภาพสูงของวัคซีน mRNA COVID-19 และหลักการ การนำส่ง และภูมิคุ้มกันของแพลตฟอร์มนี้ได้รับการสังเคราะห์ในบทวิจารณ์ด้านวัคซีนวิทยา คำแนะนำเฉพาะผลิตภัณฑ์ออกโดยองค์การอนามัยโลกและหน่วยงานที่ปรึกษาด้านการสร้างภูมิคุ้มกันแห่งชาติ

History

แพลตฟอร์มนี้สร้างขึ้นจากงานวิจัยหลายทศวรรษที่แสดงให้เห็นว่า mRNA ที่ถอดรหัสในหลอดทดลอง (in vitro–transcribed mRNA) สามารถสั่งการการแสดงออกของโปรตีนในเซลล์ได้ ตามมาด้วยความก้าวหน้าในการดัดแปลงนิวคลีโอไซด์และการนำส่งด้วยอนุภาคไขมันนาโนที่ช่วยปรับปรุงการแปลรหัสและความทนทาน พื้นฐานเหล่านี้ทำให้สามารถพัฒนาและอนุมัติวัคซีน mRNA ได้อย่างรวดเร็วในช่วงการระบาดของ COVID-19 ซึ่งเป็นการนำไปใช้ทางคลินิกในวงกว้างครั้งแรกของแพลตฟอร์มนี้

Key figures

• Katalin Karikó
• Drew Weissman
• Norbert Pardi
• Uğur Şahin

Seminal works

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

Frequently asked questions

วัคซีน mRNA เปลี่ยนแปลง DNA ของบุคคลหรือไม่?

ไม่ mRNA จะอยู่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ ไม่เข้าสู่นิวเคลียสซึ่งเป็นที่เก็บ DNA และจะถูกย่อยสลายหลังจากสร้างแอนติเจนเสร็จสิ้น ไม่รวมเข้ากับหรือเปลี่ยนแปลงจีโนม

เหตุใดวัคซีน mRNA จึงมักถูกอธิบายว่าพัฒนาได้รวดเร็ว?

เนื่องจากมีเพียงลำดับแอนติเจนที่เข้ารหัสเท่านั้นที่ต้องเปลี่ยนแปลงไประหว่างเป้าหมาย กระบวนการผลิตเดียวกันจึงสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ทำให้สามารถผลิตวัคซีนตัวใหม่ได้เมื่อทราบลำดับเป้าหมาย