Вакцини зможуть лікувати рак, ВІЛ, аутоімунні та генетичні хвороби

Дві найуспішніші вакцини проти коронавірусу, розроблені в США – Pfizer та Moderna – є мРНК-вакцинами. Ідея використання генетичного матеріалу для створення імунної відповіді відкрила цілий світ досліджень та потенційних медичних застосувань, недоступних традиційним вакцинам, повідомляє  the Conversation.

У розробці вакцин на основі нуклеїнових кислот покладалися на ідею, що ДНК утворює РНК, а потім РНК утворює білки. Знаючи генетичну послідовність або код будь-якого білка, можна створити молекулу мРНК або ДНК, яка спонукає клітини людини почати її виробляти, розповідає професор мікробіології Медичної школи Вашингтонського університету Дебора Фуллер, яка понад 20 років вивчає генетичні вакцини.

Перші спроби створення таких вакцин розпочалися ще 30 років тому, але спершу мРНК-вакцини працювали не дуже добре. Вони залишалися нестабільними і могли викликати досить сильну імунну відповідь (не завжди бажано). Тому перші у світі клінічні випробування були проведені саме із ДНК-вакциною.

Але десь із 2015 року мРНК-вакцини знову почали розглядатися. Дослідники вирішили проблеми нестабільності, розробили нові технології доставки мРНК у клітини та способи модифікації кодуючої послідовності, щоб зробити їх безпечними. Технологія справді могла стати революційним інструментом для медицини. І саме тоді виник COVID-19, підштовхнувши ці дослідження.

Більшість вакцин мРНК, на відміну від традиційних, викликають реакцію антитіл – основного імунного механізму для блокування інфекції. Але невдовзі вчені також виявили, що оскільки ці вакцини експресуються у клітинах, вони дуже ефективно індукують і Т-клітинну відповідь. Це відкриття змусило задуматися про те, як можна використовувати мРНК-вакцини не тільки для лікування інфекційних захворювань, але і для імунотерапії раку, інфекційних хвороб (ВІЛ, гепатиту В та герпесу), а також аутоімунних захворювань.

Відповіді Т-клітин дуже важливі для виявлення інфікованих хронічними захворюваннями клітин та аберантних (ушкоджених) ракових клітин. Вони також допомагають їх знищувати. Коли клітина стає раковою, вона виробляє неоантигени. В ідеалі імунна система виявляє неоантигени та знищує заражені клітини. Але в деяких людей імунна система не зовсім здатна знищувати клітини пухлини, тому вони легше розмножуються. Мета мРНК або ДНК-вакцини полягає в тому, щоб навчити організм розпізнавати дуже специфічні неоантигени, які виробляє ракова клітина. Якщо імунна система зможе їх побачити, вона атакує пухлину.

Таку ж стратегію можна застосовувати для усунення ВІЛ, гепатиту В та герпесу. Ці віруси залишаються в організмі людини назавжди, якщо імунна система не знищить їх. Однак вакцини можуть навчити імунну систему розпізнавати та знищувати хронічно інфіковані клітини.

Деякі з перших клінічних випробувань вакцин на основі нуклеїнових кислот були проведені в 1990-х роках для лікування раку, зокрема меланоми (агресивного злоякісного новоутворення). Сьогодні продовжуються клінічні випробування мРНК-вакцин для лікування меланоми, раку передміхурової залози, яєчників, молочної залози, лейкемії, гліобластоми. Moderna нещодавно оголосила про перспективні результати першої фази випробувань з використанням мРНК для лікування солідних пухлин (патологічних утворень, утворених через порушення росту та диференціювання клітин) та лімфоми.

Крім того, в даний час проводиться безліч випробувань ДНК-вакцин проти раку, тому що ДНК-вакцини особливо ефективні у виклику Т-клітинної відповіді. Компанія Inovio нещодавно продемонструвала значний вплив ДНК-вакцини на рак шийки матки, спричинений вірусом папіломи людини.

Такі вакцини можуть використовуватись і для лікування аутоімунних захворювань, коли імунні клітини атакують частину власного тіла. Прикладом є розсіяний склероз, коли імунні клітини атакують мієлін – білок, що покриває нервові клітини у м'язах.

Для усунення аутоімунного захворювання необхідно змінити імунні клітини так, щоб вони не атакували власні білки. На відміну від вакцин, мета яких – стимулювати імунну систему до розпізнавання, лікування аутоімунних захворювань спрямоване на ослаблення імунної системи, щоб вона перестала атакувати те, що не має. Нещодавно дослідники створили мРНК-вакцину, що кодує мієліновий білок із трохи зміненими генетичними інструкціями, щоб він не стимулював імунну відповідь. Замість активації нормальних Т-клітин, що підсилюють імунну відповідь, вакцина змушувала організм виробляти Т-регуляторні клітини, які пригнічували тільки Т-клітини, що атакують мієлін.

Є й інші застосування нової вакцинної технології. Наприклад, багато захворювань виникають, коли у людей є мутації або відсутні певні гени. Вакцини на основі нуклеїнових кислот можуть служити тимчасовою заміною відсутніх генів. Деякі народжуються без певних генів. Мета генної терапії полягає в тому, щоб забезпечити клітини відсутніми інструкціями, які необхідні для виробництва важливого білка.

Прикладом цього є кістозний фіброз – генетичне захворювання, спричинене мутаціями в одному гені. Використовуючи ДНК або мРНК-вакцину, дослідники вивчають можливість заміни відсутнього гена і дозволяють тілу короткочасно виробляти білок, що бракує. Симптоми захворювання в такому випадку будуть усуватися тимчасово, оскільки мРНК не довго зберігатиметься в людському тілі, інтегруватись у геноми людей або якимось чином змінювати геном. Тому потрібні додаткові дози, коли ефект зникне. Ця концепція реальна, але вона ще потребує доопрацювання.