پتانسیل واکسن‌های RNA دایره‌ای COVID-19

مجموعه جدیدی از استراتژی ها برای مبارزه با بیماری کروناویروس 2019 (COVID-19) و همچنین سایر همه گیری های ویروسی آینده در حال بررسی است. این شامل استفاده از آنتی ژن های جدید، ادجوانت ها و سیستم های تحویل است.

یک جدید MedComm مطالعه مجله، استفاده بالقوه از اسید ریبونوکلئیک دایره ای (circRNA) واکسن های COVID-19 را توصیف می کند.

مطالعه: واکسن دایره ای RNA، یک استراتژی جدید طراحی واکسن mRNA برای SARS-Cov-2 و انواع آن. اعتبار تصویر: Christoph Burgstedt / Shutterstock.com

مقدمه

همه گیری COVID-19 ناشی از سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا 2 (SARS-CoV-2) است که از طریق استفاده از آنتی ژن اسپایک ویروسی خود وارد سلول میزبان می شود. برای این منظور، دامنه اتصال گیرنده (RBD) در پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 به گیرنده آنزیم مبدل آنژیوتانسین 2 (ACE2) سلول میزبان متصل می شود.

ماهیت ویرانگر همه‌گیری کووید-19 به تلاش‌های تحقیقاتی جهانی دامن زد، که به تولید و مجوز اضطراری چندین واکسن کووید-19 طی یک سال پس از شروع شیوع به اوج خود رسید.

برخی از برجسته‌ترین واکسن‌های کووید-19 شامل واکسن‌هایی بودند که بر روی پلت فرم پیام‌رسان ریبونوکلئیک اسید (mRNA) ساخته شدند. مشخص شد که این واکسن‌ها آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده کارآمد (nAbs) و پاسخ‌های سلول کمکی T نوع 1 (Th1) را همراه با پاسخ‌های سلولی مؤثر ضد ویروسی که شامل سلول‌های T اینترفرون γ (IFN-γ+) می‌شوند، القا می‌کنند.

با این حال، چنین پلتفرم‌های واکسنی دارای برخی نقص‌های ذاتی هستند، زیرا به شدت در برابر حرارت حساس هستند و در نتیجه نیازمند فرآیندهای ساخت سخت و پرهزینه هستند. این ویژگی واکسن‌های mRNA چالش‌های لجستیکی را برای ذخیره‌سازی و حمل و نقل ارائه کرده است، بنابراین آنها را برای تنظیمات با منابع کم نامناسب می‌کند.

واکسن‌های mRNA چالش‌های فنی زیادی را ارائه می‌کنند، به‌ویژه به دلیل آسیب‌پذیری آن‌ها در برابر دناتوراسیون ناشی از گرما و تخریب آنزیمی توسط اگزونوکلئاز RNase R. بنابراین، این واکسن‌ها باید در محیط‌های عاری از RNase و در شرایط بسیار استریل ساخته شوند.

علاوه بر این، mRNA خطی نیاز به افزودن یک کلاهک 5′ و دم پلی آدنین 3′ (polyA) با نوکلئوتیدهای اصلاح شده مانند 1-methylpseudouridine (1mΨ) دارد تا اطمینان حاصل شود که هضم اگزونوکلئاز اتفاق نمی افتد. استفاده از نانوذرات لیپیدی (LNPs) برای محصور کردن mRNA محافظت بیشتری ارائه می‌دهد.

استراتژی طراحی و مزایای عمده واکسن circRNA در برابر SARS-CoV-2 و انواع آن. (A و C) در مقایسه با m1Ψ-mRNARBD، circRNARBD نیمه عمر طولانی تری دارد و بیان آنتی ژن بادوام تری دارد. (ب) عنصر IRES برای شروع ترجمه آنتی ژن RBD SARS-CoV-2 معرفی شده است. (D، F، و G) واکسن‌های circRNA محصور شده با LNP که به صورت عضلانی به موش‌ها و ماکاک‌های رزوس تزریق می‌شوند نسبت بیشتری از آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده و پاسخ ایمنی Th1-biase را نسبت به m1Ψ-mRNA، که برای پاکسازی SARS-CoV-2 مطلوب‌تر است، القا می‌کنند. (E) واکسن CircRNARBD-Delta حفاظت گسترده ای را در برابر هر دو نوع دلتا و Omicron ارائه می دهد. (A)، (C)، و (E) از Ref. 1.

یافته های مطالعه

مطالعه حاضر مزایا و مزایای فناوری circRNA را برای واکسن‌های COVID-19 توصیف می‌کند. پلت فرم واکسن circRNA در تلاشی برای بهبود کارایی عالی واکسن‌های mRNA معمولی در درمان بالینی ایجاد شد.

تحقیقات قبلی استفاده از پلت فرم circRNA را برای بیان آنتی ژن مورد نظر در یک پوشش LNP پیشنهاد کرده است. RNA خطی به شکل دایره ای تبدیل شد، در حالی که بهینه سازی ها رونویسی را بهبود بخشید درونکشتگاهی.

زمانی که واکسن circRNA روی موش آزمایش شد، تیتر بالایی از آنتی بادی‌های ایمونوگلوبولین G (IgG) خاص به RBD را ایجاد کرد. مشخص شد که این سرم هم ویروس کاذب و هم سویه نوع وحشی SARS-CoV-2 را به طور موثر خنثی می کند و در نتیجه کارایی واکسن را نشان می دهد. in vivo.

تحقیقات بیشتر نشان داد که circRNA نسبت به واکسن‌های RNA خطی در محدوده‌ای از دماها تا 28 روز حساس‌تر بود. LNP-circRNA-RBD آنتی ژن RBD را در سطح بالاتری نسبت به mRNA سنبله اصلاح نشده و پلت فرم RNA بهینه حاوی 1mΨ، که به عنوان 1mΨ-mRNA نشان داده شد، بیان کرد.^RBD. اولی زیر کلاس های آنتی بادی IgG2a و IgG2c بالاتری را در مقایسه با IgG1 ایجاد کرد، با نسبت های بالاتر نشان دهنده پاسخ های ایمنی منحرف Th1 است.

این باعث پاکسازی ویروسی می شود که یک مزیت قابل توجه واکسن های circRNA است. واکسن circRNA همچنین توانایی خود را در القای نسبت بیشتری از nAbs در مقایسه با آنتی بادی های اتصال نشان داد.

بنابراین، LNP-circRNA^RBD ممکن است در دور زدن افزایش عفونت وابسته به آنتی بادی توسط آنتی بادی های خاص ویروس بهتر باشد“

سه دوز از circRNA^RBD-Delta واکسن باعث افزایش محافظتی قابل توجهی در nAbs برای هر دو نوع SARS-CoV-2 Delta و Omicron (VOCs) شد. به نظر می رسد این واکسن محافظت گسترده تری را در برابر VOC های نوظهور SARS-CoV-2 ارائه می دهد. با این حال، circRNA^RBD-Omicron واکسن قادر به محافظت در برابر عفونت دلتا نبود.

هنگامی که در دوزهای مختلف روی میمون‌ها آزمایش شد، پاسخ مشابهی با سوگیری Th1 مشاهده شد. هنگامی که با سویه نوع وحشی SARS-CoV-2 به چالش کشیده شد، بار ویروسی در این میمون‌ها یک هفته پس از آلودگی هزار برابر کمتر بود. علاوه بر این، به نظر می‌رسد که ریه‌های میمون‌های واکسینه‌شده نیز در برابر COVID-19 شدید محافظت می‌شوند.

نتیجه گیری

اگرچه واکسن‌های mRNA بسیار ایمنی‌زا هستند و می‌توانند وارد سلول میزبان شوند، در حالی که در برابر هضم اگزونوکلئاز از طریق بسیاری از تغییرات ساختار اولیه مقاومت می‌کنند، محدودیت‌های متعددی با این پلت فرم واکسن همراه است. به عنوان مثال، استفاده از یک محافظ LNP شرایط ذخیره سازی و حمل و نقل فوق سرد را الزامی می کند.

واکسن‌های circRNA که در اینجا توضیح داده می‌شوند، تیترهای nAb را در سطحی مشابه با آنهایی که توسط واکسن‌های RNA خطی اصلاح‌شده با ۱mΨ ایجاد می‌شوند، تولید می‌کنند. با این حال، ساختار حلقه کووالانسی آنها آنها را از تخریب آنزیمی محافظت می کند و در نتیجه پایداری آنها را افزایش می دهد.

واکسن‌های CircRNA می‌توانند آنتی‌ژن‌ها را در داخل بدن سنتز و آزاد کنند، در حالی که پاسخ‌های ایمنی سلولی باطرف Th1 را القا می‌کنند.“

تحقیقات بیشتری برای مقایسه واکسن‌های circRNA با متداول‌ترین واکسن‌های mRNA COVID-19 مورد نیاز است. در حالی که هدف مطالعه حاضر ارائه واکسنی آماده برای استفاده بالینی نیست، موفقیت آن می‌تواند نوآوری‌های بیشتری در این زمینه ایجاد کند تا در نهایت امکان ظهور واکسن‌های mRNA موثرتر و پایدارتر را فراهم کند.