چگونه واکسن‌های mRNA و DNA می‌توانند به زودی سرطان، HIV، اختلالات خودایمنی و بیماری‌های ژنتیکی را درمان کنند


نوشته دبورا فولر دانشگاه واشنگتن

دو موفق ترین واکسن کرونا که در ایالات متحده ساخته شده اند – واکسن های فایزر و مدرنا – هر دو واکسن mRNA هستند. ایده استفاده از مواد ژنتیکی برای تولید پاسخ ایمنی، دنیایی از تحقیقات و کاربردهای پزشکی بالقوه را فراتر از دسترس واکسن‌های معمولی گشوده است. دبورا فولر یک میکروبیولوژیست در دانشگاه واشنگتن است که بیش از ۲۰ سال است که روی واکسن های ژنتیکی مطالعه می کند. ما با او در مورد آینده واکسن‌های mRNA برای پادکست هفتگی The Conversation صحبت کردیم.

در زیر گزیده‌هایی از آن گفتگو را مشاهده می‌کنید که برای طولانی‌تر شدن و وضوح ویرایش شده‌اند.

توسعه واکسن های ژنتیکی چقدر طول می کشد؟

این نوع واکسن حدود ۳۰ سال است که کار می کند. واکسن‌های DNA بر اساس این ایده هستند که DNA RNA و متعاقباً پروتئین‌ها را می‌سازد. برای هر پروتئین معین، زمانی که توالی یا کد ژنتیکی را بدانیم، می‌توانیم مولکول RNA یا DNA را طراحی کنیم که سلول‌های فرد را تحریک می‌کند تا شروع به ساختن آن کنند.

زمانی که ما برای اولین بار به ایده قرار دادن کد ژنتیکی در سلول های فردی فکر کردیم، هم DNA و هم RNA را مطالعه می کردیم. واکسن‌های mRNA در ابتدا خوب عمل نکردند. ناپایدار بود و باعث پاسخ های ایمنی بسیار قوی می شد که لزوماً مطلوب نبودند. برای مدت طولانی، واکسن‌های DNA صندلی جلو را اشغال کردند و اولین آزمایش‌های بالینی روی یک واکسن DNA بود.

اما حدود هفت یا هشت سال پیش، واکسن‌های mRNA شروع به کار کردند. محققان بسیاری از مشکلات – به ویژه ناپایداری – را حل کرده‌اند و تکنیک‌های جدیدی را برای انتقال mRNA به سلول‌ها و راه‌هایی برای اصلاح توالی کدکننده برای ایمن‌تر کردن واکسن‌ها برای استفاده در انسان کشف کرده‌اند.

پس از رفع این مشکلات، این فناوری در آستانه تبدیل شدن به یک ابزار انقلابی در پزشکی قرار گرفت. درست زمانی بود که کووید-۱۹ شیوع پیدا کرد.

تصویری از میکروسکوپ الکترونی روبشی از یک توپ آبی توده ای از یک سلول T.

واکسن‌های DNA و mRNA در تولید سلول‌های T بسیار بهتر از واکسن‌های معمولی هستند.
NIAID/موسسه ملی بهداشت از طریق فلیکر

چه چیزی واکسن های DNA را از واکسن های معمولی متمایز می کند؟

اکثر واکسن ها پاسخ های آنتی بادی را تحریک می کنند. آنتی بادی ها مکانیسم ایمنی اولیه هستند که از عفونت جلوگیری می کنند. زمانی که مطالعه واکسن‌های DNA را شروع کردیم، متوجه شدیم که چون این واکسن‌ها در سلول‌های ما بیان می‌شوند، در تحریک پاسخ سلول‌های T نیز بسیار مؤثر هستند. این کشف واقعاً تفکر بیشتری را در مورد اینکه چگونه محققان می‌توانند از واکسن‌های DNA نه تنها برای بیماری‌های عفونی، بلکه از ایمونوتراپی برای درمان سرطان‌ها و بیماری‌های عفونی مزمن – مانند HIV، هپاتیت B و تبخال – و همچنین اختلالات خودایمنی و حتی ژن‌درمانی استفاده کنند، برانگیخت.

چگونه یک واکسن می تواند سرطان ها یا بیماری های عفونی مزمن را درمان کند؟

پاسخ سلول های T در شناسایی سلول های مبتلا به بیماری مزمن و سلول های سرطانی غیر طبیعی بسیار مهم است. همچنین نقش مهمی در از بین بردن این سلول ها از بدن دارد.

هنگامی که یک سلول سرطانی می شود، شروع به تولید آنتی ژن های جدید می کند. به طور معمول، سیستم ایمنی این آنتی ژن های جدید را شناسایی می کند، متوجه می شود که مشکلی در سلول وجود دارد و آنها را از بین می برد. دلیل ایجاد تومور در برخی افراد این است که سیستم ایمنی آنها به طور کامل قادر به از بین بردن سلول های سرطانی نیست و بنابراین سلول ها پخش می شوند.

با واکسن mRNA یا DNA، هدف این است که بدن شما بهتر بتواند آنتی ژن های جدید بسیار خاص تولید شده توسط سلول سرطانی را تشخیص دهد. اگر سیستم ایمنی شما بتواند آن چیزها را بهتر تشخیص دهد و ببیند، به سلول های سرطانی بدن حمله کرده و آنها را از بین می برد.

همین استراتژی را می توان برای از بین بردن عفونت های مزمن مانند HIV، هپاتیت B و تبخال به کار برد. این ویروس ها بدن انسان را آلوده می کنند و برای همیشه در بدن باقی می مانند مگر اینکه سیستم ایمنی آنها را از بین ببرد. مشابه اینکه چگونه واکسن‌های DNA می‌توانند سیستم ایمنی را برای از بین بردن سلول‌های سرطانی آموزش دهند، می‌توان از آنها برای آموزش سلول‌های ایمنی برای شناسایی و حذف سلول‌های آلوده مزمن استفاده کرد.

آیا واکسن های DNA می توانند اختلالات خود ایمنی را درمان کنند؟

اختلالات خودایمنی زمانی رخ می دهد که سلول های ایمنی فرد در واقع به بخشی از بدن او حمله می کنند. نمونه ای از این بیماری ام اس است. اگر مبتلا به مولتیپل اسکلروزیس هستید، سلول های ایمنی شما به میلین، پروتئینی که سلول های عصبی را در ماهیچه های شما می پوشاند، حمله می کنند.

راه برای از بین بردن یک اختلال خود ایمنی این است که سلول های ایمنی خود را اصلاح کنید تا از حمله آنها به پروتئین های خود جلوگیری کنید. برخلاف واکسن‌ها، که به منظور تحریک سیستم ایمنی برای تشخیص بهتر چیزی هستند، درمان بیماری خودایمنی به دنبال تضعیف سیستم ایمنی است تا از حمله به چیزی که نباید جلوگیری کند. اخیراً، محققان واکسن mRNA را ساخته اند که پروتئین میلین را با دستورالعمل های ژنتیکی کمی تغییر داده شده رمز می کند تا از تحریک پاسخ های ایمنی جلوگیری کند. این واکسن به جای فعال کردن سلول‌های T طبیعی که پاسخ‌های ایمنی را افزایش می‌دهند، باعث شد بدن سلول‌های T تنظیمی تولید کند که به طور خاص تنها سلول‌های T را که به میلین حمله می‌کنند سرکوب می‌کنند.

آیا کاربرد دیگری از فناوری جدید واکسن وجود دارد؟

آخرین کاربرد در واقع یکی از اولین چیزهایی است که محققان در مورد استفاده از واکسن های DNA و mRNA برای: ژن درمانی فکر کردند. برخی از افراد با کمبود ژن های خاصی به دنیا می آیند. هدف ژن درمانی ارائه دستورالعمل های گمشده سلول ها برای تولید یک پروتئین مهم است.

[Over 140,000 readers rely on The Conversation’s newsletters to understand the world. Sign up today.]

یک مثال خوب فیبروز کیستیک است، یک بیماری ژنتیکی ناشی از جهش در یک ژن. با استفاده از یک واکسن DNA یا mRNA، محققان در حال مطالعه امکان سنجی هستند که اساساً جایگزین ژن گم شده و اجازه دادن به بدن شخصی برای تولید گذرا پروتئین از دست رفته است. هنگامی که پروتئین وجود دارد، علائم می توانند حداقل به طور موقت از بین بروند. mRNA برای مدت طولانی در بدن انسان باقی نمی ماند و در ژنوم افراد ادغام نمی شود یا ژنوم را به هیچ وجه تغییر نمی دهد. بنابراین، با از بین رفتن اثر، دوزهای اضافی مورد نیاز خواهد بود.

تحقیقات نشان داده است که این مفهوم ممکن است، اما هنوز نیاز به کمی کار دارد.گفتگو

دبورا فولر، استاد میکروبیولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه واشنگتن

این مقاله با مجوز Creative Commons از The Conversation بازنشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.

رژیم آنلاین دکتر روشن ضمیر https://rdiet.ir/ رژیم کتوژنیک دکتر روشن ضمیر