Вакцины смогут лечить рак, ВИЧ, аутоиммунные и генетические болезни

Две наиболее успешные вакцины против коронавируса, разработанные в США – Pfizer и Moderna – являются мРНК-вакцинами. Идея использования генетического материала для создания иммунного ответа открыла целый мир исследований и потенциальных медицинских применений, недоступных традиционным вакцинам, сообщает the Conversation.

В разработке вакцин на основе нуклеиновых кислот полагались на идею, что ДНК создает РНК, а затем РНК создает белки. Зная генетическую последовательность или код любого белка, можно создать молекулу мРНК или ДНК, которая побудит клетки человека начать его производить, рассказывает профессор микробиологии Медицинской школы Вашингтонского университета Дебора Фуллер, которая более 20 лет изучает генетические вакцины.

Первые попытки создания таких вакцин начались еще 30 лет назад, но сперва мРНК-вакцины работали не очень хорошо. Они оставались нестабильными и могли вызвать достаточно сильный иммунный ответ (это не всегда желательно). Поэтому первые в мире клинические испытания были проведены именно с ДНК-вакциной.

Но где-то с 2015 года мРНК-вакцины вновь стали рассматриваться. Исследователи решили проблемы нестабильности, разработали новые технологии доставки мРНК в клетки и способы модификации кодирующей последовательности, чтобы сделать их безопасными. Технология действительно могла стать революционным инструментом для медицины. И как раз тогда появился COVID-19, подтолкнув эти исследования.

Большинство вакцин мРНК в отличие от традиционных вызывают реакцию антител – основного иммунного механизма для блокирования инфекции. Но вскоре ученые также обнаружили, что поскольку эти вакцины экспрессируются в клетках, они очень эффективно индуцируют и Т-клеточный ответ. Это открытие заставило задуматься о том, как можно использовать мРНК-вакцины не только для лечения инфекционных заболеваний, но и для иммунотерапии рака, инфекционных болезней (ВИЧ, гепатита В и герпеса), а также аутоиммунных заболеваний.

Ответы Т-клеток очень важны для выявления инфицированных хроническими заболеваниями клеток и аберрантных (поврежденных) раковых клеток. Они также помогают их уничтожать. Когда клетка становится раковой, она вырабатывает неоантигены. В идеале иммунная система обнаруживает неоантигены и уничтожает зараженные клетки. Но у некоторых людей иммунная система не совсем способна уничтожать опухолевые клетки, поэтому они легче размножаются. Цель мРНК- или ДНК-вакцины состоит в том, чтобы научить организм распознавать очень специфические неоантигены, которые производит раковая клетка. Если иммунная система сможет их увидеть, она атакует опухоль.

Такую же стратегию можно применять для устранения ВИЧ, гепатита В и герпеса. Эти вирусы остаются в организме человека навсегда, если только иммунная система не уничтожит их. Однако вакцины могут обучить иммунную систему распознаванию и уничтожению хронически инфицированных клеток.

Некоторые из самых первых клинических испытаний вакцин на основе нуклеиновых кислот были проведены в 1990-х годах для лечения рака, в частности меланомы (агрессивного злокачественного новообразования). На сегодняшний день продолжаются клинические испытания мРНК-вакцин для лечения меланомы, рака предстательной железы, яичников, молочной железы, лейкемии, глиобластомы. Moderna недавно объявила о многообещающих результатах первой фазы испытаний с использованием мРНК для лечения солидных опухолей (патологических образований, образованных из-за нарушения роста и дифференцировки клеток) и лимфомы.

Кроме того, в настоящее время проводится множество испытаний ДНК-вакцин против рака, потому что ДНК-вакцины особенно эффективны в вызове Т-клеточного ответа. Компания Inovio недавно продемонстрировала значительное влияние ДНК-вакцины на рак шейки матки, вызванный вирусом папилломы человека.

Данные вакцины могут использоваться и для лечения аутоиммунных заболеваний, когда иммунные клетки атакуют часть собственного тела. Примером является рассеянный склероз, когда иммунные клетки атакуют миелин – белок, покрывающий нервные клетки в мышцах.

Для устранения аутоиммунного заболевания нужно изменить иммунные клетки так, чтобы они не атаковали собственные белки. В отличие от вакцин, цель которых – стимулировать иммунную систему к распознаванию, лечение аутоиммунных заболеваний направлено на ослабление иммунной системы, чтобы она перестала атаковать то, что не должна. Недавно исследователи создали мРНК-вакцину, кодирующую миелиновый белок с немного измененными генетическими инструкциями, чтобы он не стимулировал иммунный ответ. Вместо активации нормальных Т-клеток, усиливающих иммунный ответ, вакцина заставляла организм вырабатывать Т-регуляторные клетки, которые подавляли только Т-клетки, атакующие миелин.

Есть и другие применения новой вакцинной технологии. Например, многие заболевания возникают, когда у людей есть мутации или отсутствуют определенные гены. Вакцины на основе нуклеиновых кислот могут служить временной заменой недостающих генов. Некоторые люди рождаются без определенных генов. Цель генной терапии состоит в том, чтобы снабдить клетки недостающими инструкциями, которые необходимы для производства важного белка.

Примером этого является кистозный фиброз – генетическое заболевание, вызванное мутациями в одном гене. Используя ДНК или мРНК-вакцину, исследователи изучают возможность замены отсутствующего гена и позволяют телу кратковременно производить недостающий белок. Симптомы заболевания в таком случае будут устраняться временно, поскольку мРНК не будет долго сохраняться в человеческом теле, интегрироваться в геномы людей или каким-либо образом изменять геном. Поэтому потребуются дополнительные дозы, когда эффект исчезнет. Эта концепция осуществима, но она еще нуждается в доработке.