Szczepionki RNA - czy wyleczą raka?

24 sierpnia 2017

Szczepionki to preparaty chroniące przed chorobami wywoływanymi przez drobnoustroje np. wirusy, bakterie, pasożyty. Zawierają one żywy lub martwy fragment biologiczny, który pobudza nasz układ immunologiczny do działania. Obecność "obcego" materiału biologicznego (antygenu) w organizmie prowadzi do produkcji swoistych przeciwciał - limfocytów T. Cząsteczki te rozpoznają antygen i niszczą go. Wytworzone przeciwciała chronią nas przez zachorowaniami - w przypadku kontaktu z drobnoustrojem organizm jest przygotowany i wie jak go zwalczyć.

Pierwsze szczepionki zostały opracowane już w XVIII wieku, a od tego czasu powstało ich bardzo dużo. Wśród nich są szczepionki na: ospę, tężec, cholerę, wściekliznę, dżumę, wąglik, świnkę, polio, czy grypę. Niestety, wyprodukowane szczepionki chronią nas wyłącznie przed formą drobnoustroju, na którą zostały opracowane - każda zmiana (mutacja) drobnoustroju może sprawić, że organizm potraktuje go jako nowe zagrożenie, z którym dopiero musi nauczyć się walczyć. Bakterie i wirusy posiadają dużą zdolność dopasowywania się do danych warunków środowiska, stając się odporne na obecne preparaty szczepionek. Naukowcy opracowują nowe szczepionki wraz z zapotrzebowaniem i występowaniem nowej zmutowanej formy drobnoustroju. Przykładem jest szczepionka na grypę która w toku ewolucji wykształciła trzy znane podtypy - A, B i C, jednocześnie poszukiwane są nowe jej formy. Produkcja szczepionek żywych lub atenuowanych jest bardzo czasochłonna i wymaga indywidualnego podejścia do jednostki chorobowej. W związku z licznymi ograniczeniami naukowcy opracowali innowacyjne preparaty – szczepionki RNA. Ten typ szczepionek, określanych mianem "szczepionek na każdy cel", cieszy się ogromnym zainteresowaniem w branży farmaceutycznej. Ich zasada działania jest jednak zupełnie inna.

Szczepionki RNA to preparaty przygotowywane w oparciu o matrycowe RNA (mRNA) zamiast żywego lub atenuowanego drobnoustroju. Matrycowe RNA wykorzystywane jest do produkcji dowolnego białka wirusowego, bakteryjnego, czy pasożytniczego, które następnie pobudza układ odpornościowy do produkcji przeciwciał – niczym klasyczne szczepionki. Uzyskanie szczepionki RNA jest natomiast dużo prostsze i mniej czasochłonne.

Naukowcy z USA wykorzystali szczepionkę RNA do walki z wirusem Zika. Wirus ten przenoszony jest przez komary, nie wywołuje praktycznie żadnych objawów u zarażonych osób, a jego charakterystycznym skutkiem jest małogłowie dzieci u kobiet zarażonych tym drobnoustrojem w czasie ciąży. Naukowcy wykorzystali nośnik LNP, który przeniósł zmodyfikowane mRNA kodujące typ dziki oraz zmodyfikowane geny strukturalne ZIKV charakterystyczne dla tego typu wirusa. Tak przygotowany preparat został wstrzyknięty myszom, a cały eksperyment został poddany obserwacji.

Podanie dwóch dawek zmodyfikowanego mRNA LNPs kodującego geny prM-E produkujące charakterystyczne dla wirusa Zika molekuły poskutkowało w uzyskaniu wysokiego miana przeciwciał neutralizujących, które chronią przed infekcją wirusa Zika i nadają im pełną odporność

Richner et al., 2017, Cell 168,1114–1125, March 9, 2017 a 2017 Elsevier Inc.

Pozytywne wyniki badań na myszach dały szansę na wykorzystanie tego preparatu w badaniach z udziałem ludzi. W międzyczasie naukowcy poszli o krok dalej i rozpoczęli badania nad wykorzystaniem mechanizmu działania szczepionek RNA w profilaktyce nowotworów. Wprowadzenie mRNA odpowiedzianego za produkcję białek lub cząsteczek charakterystycznych dla rodzaju guza powinno umożliwić jego zniszczenie i wyprodukowanie pełnej odporności. Dodatkowo, znajomość białek charakterystycznych dla kilku rodzajów guzów powinno umożliwiać wytworzenie uniwersalnej szczepionki RNA, wspomagającej leczenie wielu typów nowotworów. W praktyce pomysł okazał się bardziej skomplikowany, a opracowanie tego typu uniwersalnej szczepionki stało się wyzwaniem. Naukowcy z firmy farmaceutycznej CureVac przygotowali pierwszą szczepionkę RNA na raka prostaty, która w wyniku badań z udziałem ludzi zakończyła się niepowodzeniem w II fazie badań klinicznych. Naukowcy nie zaobserwowali poprawy zdrowia u pacjentów z przerzutowym rakiem gruczołu krokowego otrzymujących standardowe terapie. Pomimo tego niepowodzenia coraz więcej pojawia się doniesień o wykorzystaniu szczepionki RNA powstrzymujących powstawanie i rozwój innych nowotworów. Ostatnimi czasy naukowcy z firmy BioNTech poinformowali o uzyskaniu pozytywnych wyników badań nad szczepionką RNA opracowaną przeciwko czerniakowi. Szczepionka ta została opracowana z wykorzystaniem lipopleksu RNA jako nośnika cząsteczek RNA kodujących 4 antygeny charakterystyczne dla komórek rakowych czerniaka: NY-ESO-1, MAGE-A3, tyrozynazę oraz fosfatazę transmembranową. Naukowcy zaobserwowali pojawienie się zarówno odpowiedzi immunologicznej przeciwko wymienionym antygenom jak i dodatkową obecność interferonu alfa odpowiedzialnego za komunikację między komórkami organizmu w celu zwalczania antygenów i pobudzenia układu odpornościowego.

Jest kilkanaście szczepionek RNA, które aktualnie są w trakcie badań klinicznych. Dane z marca 2017 roku wskazują, że liderami w projektowaniu szczepionek RNA są uprzednio wymienione firmy CurVac i BioNTech, a także: Moderna, Argos oraz GSK and Vaccine Research Center. Opracowane zostały szczepionki m.in. na raka piersi, raka skóry, raka prostaty, raka płuc (NSCLC), raka nerki (RCC), oraz przeciwko wirusom i chorobom wirusowym: wściekliźnie, Czikungunii, wirusowi HIV, wirusowi RSV, wirusowi grypy H10 oraz H7, wirusowi HMV, wirusowi Zika, oraz wirusowi HMPV. Część szczepionek jest w fazie przedklinicznej, która polega na określeniu wpływu preparatu na organizm w warunkach in vivo i in vitro, oraz oszacowanie odpowiedniego stężenia substancji aktywnej. Szczepionki RNA na raka skóry czy raka prostaty są w pierwszej fazie badań klinicznych, w której badany jest pierwszy kontakt pacjenta z preparatem. W drugiej fazie badań klinicznych są preparaty opracowane przeciwko wirusowi HIV czy rakowi płuc. Ta faza badań klinicznych związana jest z podaniem - oprócz szczepionki RNA - również placebo w celu określenia efektu działania preparatu. Najbliżej zakończenia badań klinicznych jest szczepionka RNA przeciwko rakowi nerki, opracowywana przez firmę Argos, której badania są w trzeciej fazie badań klinicznych. Ostatnia faza badań opiera się na przebadaniu preparatu na dużej grupie pacjentów (około kilku tysięcy) w czasie od kilku do kilkunastu lat.

Jeżeli prowadzone badania kliniczne zakończą się powodzeniem możemy być pewni że szczepionki RNA będą wykorzystywane w leczeniu raka, co z całą pewnością stanie się przełomem w medycynie XXI wieku. Niestety czas oczekiwania na produkcję szczepionek RNA to okres od kilku do kilkunastu lat.

Publikacje źródłowe:
Publikacja w czasopiśmie Cell
Publikacja w czasopiśmie Nature