Vaksin DNA dan mRNA
Diperbarui padaMartina Feichter belajar biologi dengan jurusan farmasi pilihan di Innsbruck dan juga membenamkan dirinya dalam dunia tanaman obat. Dari situ tak jauh ke topik medis lain yang masih memikat hatinya hingga saat ini. Dia dilatih sebagai jurnalis di Axel Springer Academy di Hamburg dan telah bekerja untuk sejak 2007 - pertama sebagai editor dan sejak 2012 sebagai penulis lepas.
Lebih lanjut tentang para ahli Semua konten diperiksa oleh jurnalis medis.
Vaksin DNA dan mRNA mewakili generasi baru vaksin yang bekerja dengan cara yang sama sekali berbeda dari vaksin hidup dan mati yang terkenal. Cari tahu seperti apa bentuknya dan apa keuntungan dan potensi risiko yang dibawa oleh vaksin DNA dan mRNA di sini!
Apa itu vaksin mRNA dan DNA?
Yang disebut vaksin mRNA (singkat: vaksin RNA) dan vaksin DNA termasuk dalam kelas baru vaksin berbasis gen. Mereka telah diteliti dan diuji secara intensif selama beberapa tahun. Setelah pandemi korona, vaksin mRNA disetujui untuk imunisasi manusia untuk pertama kalinya. Prinsip kerjanya berbeda dari bahan aktif sebelumnya.
Vaksin hidup dan mati klasik membawa patogen yang dilemahkan atau mati atau tidak aktif atau bagian darinya ke dalam tubuh.Sistem kekebalan bereaksi dengan membentuk antibodi spesifik terhadap zat asing ini, yang dikenal sebagai antigen. Orang yang divaksinasi kemudian mengembangkan kekebalan terhadap patogen yang bersangkutan.
Vaksin berbasis gen baru (vaksin DNA dan mRNA) berbeda: Mereka hanya menyelundupkan cetak biru genetik untuk antigen patogen ke dalam sel manusia. Sel-sel kemudian menggunakan instruksi ini untuk merakit antigen itu sendiri, yang kemudian memicu respons imun spesifik. Singkatnya: Dengan vaksin berbasis gen, bagian dari produksi vaksin yang kompleks - ekstraksi antigen - dialihkan dari laboratorium ke sel manusia.
Selain vaksin DNA dan mRNA, vaksin berbasis gen juga termasuk yang disebut vaksin vektor.
Apa itu DNA dan mRNA?
Singkatan DNA adalah singkatan dari asam deoksiribonukleat. Ini adalah pembawa informasi genetik di sebagian besar organisme, termasuk manusia. DNA adalah rantai beruntai ganda dari empat blok bangunan (disebut basa) yang disusun berpasangan - mirip dengan tangga tali. Susunan pasangan basa adalah kode untuk cetak biru, yang menjadi dasar ribuan protein diproduksi. Mereka adalah dasar untuk struktur dan fungsi seluruh tubuh.
Untuk menghasilkan protein tertentu, sel pertama-tama menggunakan enzim tertentu (polimerase) untuk membuat "salinan" segmen DNA dengan instruksi perakitan yang sesuai (gen) dalam bentuk mRNA beruntai tunggal (messenger ribonucleic acid). Proses ini disebut transkripsi. mRNA meninggalkan nukleus dan dibaca dalam plasma sel (sitoplasma). Protein yang dimaksud dirakit berdasarkan instruksi perakitan ini. "Terjemahan" dari cetak biru genetik menjadi protein ini disebut terjemahan.
Bagaimana cara kerja vaksin DNA dan mRNA?
Vaksin DNA mengandung cetak biru DNA (gen) untuk antigen dalam patogen. Dalam kasus vaksin mRNA, cetak biru antigen ini sudah tersedia dalam bentuk mRNA. Dan begini cara kerja imunisasi menggunakan vaksin DNA atau mRNA:
vaksin mRNA
mRNA dapat hadir "telanjang" dalam vaksin. Namun, mRNA yang tidak dikemas sangat sensitif dan rapuh. Tubuh juga memecahnya dengan cepat, terutama jika vaksin disuntikkan ke otot. Oleh karena itu, mRNA setidaknya distabilkan, misalnya oleh molekul protein khusus.
Biasanya, bagaimanapun, cetak biru mRNA untuk antigen patogen ada dalam satu paket. Di satu sisi, ini melindungi mRNA yang rapuh dan, di sisi lain, memfasilitasi penyerapan materi genetik asing ke dalam sel tubuh. Kemasannya dapat terdiri, misalnya, nanopartikel lipid, atau disingkat LNP (lipid = lemak). Terkadang mRNA asing juga dikemas dalam liposom. Ini adalah vesikel kecil dengan fase berair di dalamnya, yang dikelilingi oleh lapisan ganda lipid. Cangkang ini secara kimiawi menyerupai membran sel.
Setelah mRNA asing diambil di dalam sel, mRNA "dibaca" langsung di sitoplasma. Sel kemudian menghasilkan protein patogen yang sesuai (antigen) dan kemudian menyajikannya pada permukaan selnya sendiri. Sistem kekebalan kemudian mengenali struktur asing dan memulai respon imun. Antara lain, tubuh sekarang memproduksi antibodi yang sesuai. Hal ini memungkinkan tubuh untuk bereaksi dengan cepat terhadap patogen itu sendiri jika terjadi infeksi "nyata". RNA utusan yang divaksinasi, pada gilirannya, dipecah lagi relatif cepat.
vaksin DNA
Cetak biru DNA antigen patogen biasanya pertama kali dibangun menjadi plasmid yang tidak dapat berkembang biak. Plasmid adalah molekul DNA melingkar kecil yang biasanya ditemukan pada bakteri.
Plasmid menembus sel-sel tubuh bersama dengan cetak biru antigen. Dengan beberapa vaksin DNA, ini didukung oleh elektroporasi: Di tempat tusukan, pulsa listrik singkat digunakan untuk meningkatkan permeabilitas membran sel secara singkat sehingga molekul yang lebih besar seperti DNA asing dapat melewatinya dengan lebih mudah.
Cetak biru antigen-DNA kemudian ditranskripsi menjadi mRNA di dalam inti sel. Ini meninggalkan nukleus dan diterjemahkan ke dalam antigen yang sesuai di sitoplasma. Seringkali itu adalah protein permukaan patogen. Itu kemudian dibangun ke dalam cangkang sel. Protein asing di permukaan sel ini akhirnya memanggil sistem kekebalan tubuh. Ini memicu reaksi pertahanan tertentu. Jika orang yang divaksinasi kemudian terinfeksi dengan patogen yang sebenarnya, tubuh dapat melawannya lebih cepat.
Apakah vaksin menyelamatkan risiko?
Perhatian utama beberapa orang adalah bahwa vaksin mRNA dan DNA dapat merusak atau mengubah genom manusia. Namun sejauh ini belum ada bukti mengenai hal tersebut. Juga tidak ada bukti bahwa vaksinasi dapat menyebabkan penyakit seperti kanker.
Bisakah vaksin mRNA mengubah genom manusia?
Hampir tidak mungkin vaksin mRNA dapat merusak atau mengubah genom manusia. Ada beberapa alasan untuk ini:
>> mRNA tidak masuk ke inti sel: Di satu sisi, mRNA asing yang telah diselundupkan ke dalam sel dan DNA manusia berada di tempat yang berbeda - mRNA tetap berada di plasma sel, sedangkan DNA manusia terletak di dalam sel inti. Ini dipisahkan dari sel oleh membran. Memang benar bahwa ada pori-pori inti yang melaluinya mRNA dari inti sel memasuki plasma sel. Namun, ini adalah proses kompleks yang hanya berjalan dalam satu arah. Tidak ada jalan kembali.
>> mRNA tidak dapat diintegrasikan ke dalam DNA: Di sisi lain, mRNA dan DNA memiliki struktur kimia yang berbeda. Oleh karena itu, mRNA tidak dapat dimasukkan ke dalam genom manusia sama sekali. Untuk melakukan ini, pertama-tama harus ditulis ulang dalam DNA. Langkah ini membutuhkan enzim khusus yang telah lama diketahui dari virus tertentu (retrovirus), tetapi juga terjadi pada sel manusia, seperti yang telah diketahui selama beberapa waktu. Jadi, mungkinkah mRNA yang diberikan sebagai vaksin dapat diubah menjadi DNA dan kemudian dimasukkan ke dalam genom manusia?
Mari kita perhatikan dulu enzim retrovirus: Jenis virus ini (yang juga termasuk patogen AIDS HIV) memiliki enzim reverse transcriptase dan integrase. Dengan bantuan mereka, virus dapat menyalin genom RNA mereka ke dalam DNA dan kemudian mengintegrasikannya ke dalam genom DNA dari sel manusia yang terinfeksi.
Secara teoritis, hal-hal berikut ini dapat dibayangkan: Jika seseorang yang terinfeksi virus RNA semacam itu (misalnya HIV) kebetulan memiliki mRNA vaksin dan virus dalam sel tubuh, enzim virus di antara banyak potongan mRNA manusia yang ada dalam sel setiap saat, dari semua hal "memancing" mRNA diperkenalkan sebagai vaksin dan menyalinnya ke dalam DNA.
Agar hal ini terjadi, yang sangat tidak mungkin, faktor lain akan diperlukan: Transkripsi mRNA menjadi DNA memerlukan urutan awal genetik (disebut "primer"), yang dibawa oleh virus RNA sendiri. Namun, primer ini dirancang sedemikian rupa sehingga hanya genom RNA virus sendiri yang ditranskripsi menjadi DNA - dan bukan mRNA lain yang ada di dalam sel. Dan vaksin mRNA sendiri tidak mengandung "primer".
Oleh karena itu praktis tidak mungkin bahwa vaksin mRNA ditranskripsi menjadi DNA dengan cara ini dan kemudian dimasukkan ke dalam genom manusia.
Kesimpulan yang sama dapat dicapai jika kita melihat enzim manusia yang dapat mentranskripsi RNA menjadi DNA: Seperti disebutkan di awal, sel dapat menggunakan enzim polimerase untuk menerjemahkan DNA menjadi mRNA, yang kemudian berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis protein dalam plasma sel. . Namun, polimerase juga memiliki tugas lain: Sebelum pembelahan sel, mereka menduplikasi genom DNA manusia sehingga setiap sel anak yang dibuat kemudian menerima satu set lengkap informasi genetik. Polimerase juga dapat memperbaiki kerusakan DNA.
Untuk waktu yang lama dianggap bahwa polimerase hanya dapat menulis ulang DNA menjadi mRNA dan DNA menjadi DNA. Namun, sekarang diketahui bahwa beberapa polimerase juga dapat mentranskripsi RNA menjadi DNA (seperti reverse transcriptase retrovirus). Di atas segalanya, yang disebut theta polimerase memiliki kemampuan ini. Tugas enzim ini adalah memperbaiki kerusakan DNA. Jika, misalnya, sepotong hilang di salah satu dari dua untai segmen DNA, theta polimerase dapat memasang kembali potongan yang hilang menggunakan untai tunggal DNA komplementer kedua (yaitu terjemahan DNA-DNA).
Seperti yang baru-baru ini ditemukan, enzim ini juga dapat menggunakan RNA sebagai cetakan dan menerjemahkannya menjadi DNA - bahkan lebih efisien dan dengan lebih sedikit kesalahan daripada menyalin DNA. Theta polimerase bahkan mungkin lebih suka menggunakan transkrip mRNA sebagai cetakan untuk memperbaiki kerusakan DNA.
Jadi bisakah enzim juga mentranskripsi mRNA yang diberikan sebagai vaksin ke dalam DNA? Dari sudut pandang para ahli, ini tidak mungkin, dan untuk alasan yang sama mengapa enzim virus reverse transcriptase tidak dapat melakukan ini - urutan awal genetik yang diperlukan ("primer") tidak ada.
Bisakah vaksin DNA mengubah genom manusia?
Situasinya agak berbeda dengan apa yang disebut vaksin DNA. Strukturnya sesuai dengan DNA manusia. Namun, para ahli menganggap sangat tidak mungkin bahwa mereka benar-benar dapat secara tidak sengaja dimasukkan ke dalam genom manusia: Percobaan dan pengalaman bertahun-tahun dengan vaksin DNA yang telah disetujui dalam kedokteran hewan tidak memberikan bukti tentang hal ini.
Bisakah vaksin mRNA dan DNA menyebabkan penyakit autoimun?
Bahaya di sini tampaknya tidak lebih tinggi dibandingkan dengan vaksin hidup dan mati klasik. Segala bentuk vaksinasi memiliki efek pengaktifan pada sistem kekebalan tubuh. Dalam kasus yang sangat jarang, ini benar-benar dapat menyebabkan reaksi autoimun. Setelah vaksinasi flu babi, sekitar 1.600 orang kemudian mengembangkan narkolepsi. Mengingat jutaan dosis vaksin yang disuntikkan, risikonya tampaknya dapat diabaikan. Selain itu, penyakit virus sendiri dapat menyebabkan penyakit autoimun.
Bisakah vaksin mRNA dan DNA merusak garis kuman?
Tidak. Menurut pengetahuan saat ini, bahan aktif vaksinasi tidak mencapai sel telur dan sperma.
Manfaat vaksin DNA dan mRNA
Fakta bahwa industri farmasi telah menginvestasikan banyak pekerjaan dan uang dalam pengembangan vaksin DNA dan mRNA selama bertahun-tahun antara lain disebabkan oleh fakta bahwa vaksin tersebut dapat diproduksi lebih murah dan, di atas segalanya, jauh lebih cepat daripada konvensional. vaksin hidup dan vaksin mati. Untuk yang terakhir, pertama-tama perlu untuk menumbuhkan patogen dengan cara yang melelahkan dan dalam jumlah besar, dan kemudian untuk mendapatkan antigennya.
Dalam kasus vaksin berbasis gen seperti vaksin DNA dan mRNA, orang yang divaksinasi bertanggung jawab untuk memproduksi antigen itu sendiri. Cetak biru antigen genetik yang diberikan sebagai vaksinasi dapat diproduksi dengan relatif cepat dan mudah dalam jumlah yang cukup dan - jika patogen dimodifikasi secara genetik (bermutasi) - cepat beradaptasi.
Keuntungan lain adalah bahwa materi genetik asing yang ditransfer tidak tetap berada di dalam tubuh secara permanen. Ini dipecah oleh tubuh atau menghilang ketika sel-sel rusak secara alami. Oleh karena itu, antigen asing hanya diproduksi untuk waktu yang singkat. Namun, periode waktu ini cukup untuk respon imun.
Jika Anda membandingkan vaksin DNA dan mRNA satu sama lain, vaksin mRNA memiliki beberapa keuntungan: Penggabungan yang tidak disengaja ke dalam genom manusia bahkan lebih kecil kemungkinannya dibandingkan dengan vaksin DNA. Selain itu, enhancer kuat (adjuvant) biasanya harus ditambahkan ke vaksin DNA sehingga memicu respon imun yang efektif.
Vaksin DNA dan mRNA: Penelitian Saat Ini
Para ilmuwan telah meneliti pengembangan vaksin DNA dan mRNA selama beberapa tahun atau bahkan puluhan tahun. Sebagai bagian dari pandemi coronavirus, otoritas yang bertanggung jawab - di UE ini adalah European Medicines Agency EMA - akhirnya menyetujui vaksin mRNA untuk digunakan pada manusia untuk pertama kalinya.
Selain vaksin yang sudah tersedia dari BioNTech/Pfizer dan Moderna, vaksin berbasis mRNA lainnya juga sedang diuji. Beberapa proyek kembali fokus pada vaksin DNA melawan corona.
Namun tidak hanya vaksin DNA dan mRNA saja yang masuk dalam daftar kandidat vaksin potensial untuk melawan Sars-CoV-2. Para ilmuwan dan perusahaan farmasi juga sedang mengerjakan vaksin vektor, serta vaksin hidup dan mati konvensional. Anda juga dapat mengetahui semua yang perlu Anda ketahui di artikel kami "Vaksinasi Virus Corona".
Selain itu, perusahaan farmasi saat ini sedang mengerjakan vaksin DNA untuk melawan sekitar 20 penyakit yang berbeda, termasuk flu, AIDS, hepatitis B, hepatitis C, dan kanker serviks (biasanya disebabkan oleh infeksi virus HPV). Ini juga termasuk kandidat vaksin terapeutik, yaitu yang sudah dapat diberikan kepada orang sakit (misalnya pasien kanker).
Berbagai vaksin mRNA, misalnya untuk flu, rabies, dan virus Zika, juga sedang digarap secara intensif.
Tag: Bayi Anak bayi balita makanan
