Auf der Impfstoff- und Gesundheitskonferenz forderten Experten: „Jeder sollte auf mRNA-Impfstoffe achten, die dem Menschen unbegrenztes Denken ermöglichen.“Was genau ist ein mRNA-Impfstoff?Wie wurde es entdeckt und welchen Anwendungswert hat es?Kann es dem weltweit grassierenden COVID-19 standhalten?Hat mein Land erfolgreich einen mRNA-Impfstoff entwickelt?Lassen Sie uns heute etwas über die Vergangenheit und Gegenwart von mRNA-Impfstoffen erfahren.

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Was ist mRNA in mRNA-Impfstoffen?

mRNA (Messenger-RNA), also Messenger-RNA, ist eine Art einzelsträngige RNA, die von einem DNA-Strang als Vorlage transkribiert wird und genetische Informationen trägt, die die Proteinsynthese steuern können.Laienhaft ausgedrückt repliziert mRNA die genetische Information eines Strangs doppelsträngiger DNA im Zellkern und verlässt dann den Zellkern, um Proteine ​​im Zytoplasma zu produzieren.Im Zytoplasma bewegen sich Ribosomen entlang der mRNA, lesen ihre Basensequenz und übersetzen sie in die entsprechende Aminosäure, wodurch schließlich ein Protein entsteht (Abbildung 1).

Abbildung 1 mRNA-Arbeitsprozess

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Was ist ein mRNA-Impfstoff und was macht ihn einzigartig?

mRNA-Impfstoffe führen mRNA, die für krankheitsspezifische Antigene kodiert, in den Körper ein und nutzen den Proteinsynthesemechanismus der Wirtszelle, um Antigene zu erzeugen, wodurch eine Immunantwort ausgelöst wird.Normalerweise können mRNA-Sequenzen spezifischer Antigene für verschiedene Krankheiten konstruiert, verpackt und durch neuartige Lipid-Nanoträgerpartikel in Zellen transportiert werden. Anschließend werden die mRNA-Sequenzen menschlicher Ribosomen verwendet, um die mRNA-Sequenzen zu übersetzen, um Krankheitsantigenproteine ​​​​herzustellen, die nach der Sekretion vom Autoimmunsystem erkannt werden, um eine Immunantwort auszulösen und so die Rolle der Krankheitsprävention zu erfüllen (Abbildung 2).

Abbildung 2. In-vivo-Wirkung des mRNA-Impfstoffs

Was ist also das Besondere an dieser Art von mRNA-Impfstoff im Vergleich zu herkömmlichen Impfstoffen?mRNA-Impfstoffe sind die modernsten Impfstoffe der dritten Generation und es bedarf weiterer Forschung, um ihre Stabilität zu verbessern, ihre Immunogenität zu regulieren und neue Verabreichungstechnologien zu entwickeln.

Die erste Generation traditioneller Impfstoffe umfasst hauptsächlich inaktivierte Impfstoffe und abgeschwächte Lebendimpfstoffe, die am weitesten verbreitet sind.Bei inaktivierten Impfstoffen werden Viren oder Bakterien zunächst gezüchtet und dann mit Hitze oder Chemikalien (normalerweise Formalin) inaktiviert.Bei abgeschwächten Lebendimpfstoffen handelt es sich um Krankheitserreger, die nach verschiedenen Behandlungen mutieren und ihre Toxizität abschwächen.behält aber dennoch seine Immunogenität.Die Impfung des Körpers führt nicht zum Auftreten einer Krankheit, aber der Erreger kann im Körper wachsen und sich vermehren, die Immunantwort des Körpers auslösen und eine Rolle bei der Erlangung eines langfristigen oder lebenslangen Schutzes spielen.

Die zweite Generation neuer Impfstoffe umfasst Subunit-Impfstoffe und rekombinante Proteinimpfstoffe.Untereinheitsimpfstoff ist ein Impfstoffuntereinheitsimpfstoff, der aus den wichtigsten schützenden Immunogenkomponenten pathogener Bakterien hergestellt wird, d. h. durch chemische Zersetzung oder kontrollierte Proteolyse wird die spezielle Proteinstruktur von Bakterien und Viren extrahiert und herausgesiebt.Impfstoffe aus immunologisch aktiven Fragmenten;Bei rekombinanten Proteinimpfstoffen handelt es sich um rekombinante Antigenproteine, die in verschiedenen Zellexpressionssystemen hergestellt werden.

Die dritte Generation hochmoderner Impfstoffe umfasst DNA-Impfstoffe und mRNA-Impfstoffe.Dabei wird das virale Genfragment (DNA oder RNA), das für ein bestimmtes antigenes Protein kodiert, direkt in die tierischen Körperzellen eingeführt (Impfstoffinjektion in den menschlichen Körper) und das antigene Protein über das Proteinsynthesesystem der Wirtszelle produziert, wodurch der Wirt dazu veranlasst wird, eine Immunität gegen die antigene Proteinreaktion zu erzeugen, um den Zweck der Vorbeugung und Behandlung von Krankheiten zu erreichen.Der Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass die DNA zunächst in mRNA transkribiert und dann das Protein synthetisiert wird, während die mRNA direkt synthetisiert wird.

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Die Entdeckungsgeschichte und der Anwendungswert des mRNA-Impfstoffs

Wenn es um mRNA-Impfstoffe geht, müssen wir eine herausragende Wissenschaftlerin erwähnen, Kati Kariko, die eine solide wissenschaftliche Forschungsgrundlage für die Einführung von mRNA-Impfstoffen gelegt hat.Während ihres Studiums war sie voller Forschungsinteresse an mRNA.In ihrer mehr als 40-jährigen wissenschaftlichen Forschungskarriere erlitt sie immer wieder Rückschläge, bewarb sich nicht um wissenschaftliche Forschungsgelder und hatte keine feste Stelle in der wissenschaftlichen Forschung, bestand aber immer auf der mRNA-Forschung.

Kati Karito

Bei der Einführung von mRNA-Impfstoffen gibt es drei wichtige Knotenpunkte.

Im ersten Schritt gelang es ihr, das gewünschte mRNA-Molekül durch Zellkultur herzustellen, doch bei der Funktionsfähigkeit der mRNA im Körper stieß sie auf ein Problem: Nach der Injektion der mRNA in die Maus wurde diese vom Immunsystem der Maus verschluckt.Dann lernte sie Weissman kennen.Sie verwendeten ein tRNA-Molekül namens Pseudouridin, um die mRNA dazu zu bringen, der Immunantwort zu entgehen.][2].
Im zweiten Schritt, etwa im Jahr 2000, untersuchte Prof. Pieter Cullis Lipid-Nanotechnologie-LNPs für die In-vivo-Lieferung von siRNA für Gen-Silencing-Anwendungen [3][4].Weissman-Organisation Kariko et al.fanden heraus, dass LNP ein geeigneter Träger von mRNA in vivo ist und ein wertvolles Werkzeug für die Bereitstellung von mRNA sein könnte, die für therapeutische Proteine ​​kodiert, und wurden anschließend bei der Prävention von Zika-Virus, HIV und Tumoren verifiziert [5] ][6][7][8].

Im dritten Schritt erhielten Moderna und BioNTech in den Jahren 2010 und 2013 nacheinander Patentlizenzen im Zusammenhang mit der mRNA-Synthese von der University of Pennsylvania zur weiteren Entwicklung.Katalin wurde 2013 außerdem Senior Vice President von BioNTech, um mRNA-Impfstoffe weiterzuentwickeln.

Heute können mRNA-Impfstoffe bei Infektionskrankheiten, Tumoren und Asthma eingesetzt werden.Im Falle der weltweiten Ausbreitung von COVID-19 könnten mRNA-Impfstoffe eine Vorreiterrolle spielen.

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Die Anwendungsaussichten des mRNA-Impfstoffs bei COVID-19

Angesichts der weltweiten COVID-19-Epidemie arbeiten die Länder intensiv an der Entwicklung eines Impfstoffs zur Eindämmung der Epidemie.Als neuartiger Impfstoff hat der mRNA-Impfstoff eine führende Rolle bei der Entstehung der neuen Kronenepidemie gespielt.Viele führende Fachzeitschriften haben über die Rolle der mRNA im neuen Coronavirus SARS-CoV-2 berichtet (Abbildung 3).

Abbildung 3 Bericht über mRNA-Impfstoffe zur Vorbeugung neuer Coronaviren (von NCBI)

Zunächst haben viele Wissenschaftler über die Erforschung eines mRNA-Impfstoffs (SARS-CoV-2-mRNA) gegen das neue Coronavirus bei Mäusen berichtet.Zum Beispiel: Lipid-Nanopartikel-verkapselter Nukleosid-modifizierter mRNA-Impfstoff (mRNA-LNP). Eine Einzeldosis-Injektion induziert starke Typ-1-CD4+-T- und CD8+-T-Zellreaktionen, langlebige Plasma- und Gedächtnis-B-Zellreaktionen sowie eine robuste und anhaltende neutralisierende Antikörperreaktion.Dies deutet darauf hin, dass der mRNA-LNP-Impfstoff ein vielversprechender Kandidat gegen COVID-19 ist[9][10].

Zweitens verglichen einige Wissenschaftler die Auswirkungen von SARS-CoV-2-mRNA und herkömmlichen Impfstoffen.Im Vergleich zu rekombinanten Proteinimpfstoffen: mRNA-Impfstoffe sind Proteinimpfstoffen in Bezug auf die Keimzentrumsreaktion, die Tfh-Aktivierung, die Produktion neutralisierender Antikörper, spezifische Gedächtnis-B-Zellen und langlebige Plasmazellen weit überlegen [11].

Als dann SARS-CoV-2-mRNA-Impfstoffkandidaten in die klinischen Studien gingen, wurden Bedenken hinsichtlich der kurzen Dauer des Impfschutzes geäußert.Wissenschaftler haben eine lipidverkapselte Form eines nukleosidmodifizierten mRNA-Impfstoffs namens mRNA-RBD entwickelt.Eine einzige Injektion kann starke neutralisierende Antikörper und zelluläre Reaktionen hervorrufen und mit 2019-nCoV infizierte Modellmäuse nahezu vollständig schützen, wobei hohe Konzentrationen neutralisierender Antikörper mindestens 6,5 Monate lang aufrechterhalten werden.Diese Daten legen nahe, dass eine Einzeldosis mRNA-RBD einen langfristigen Schutz gegen die SARS-CoV-2-Infektion bietet [12].
Es gibt auch Wissenschaftler, die an der Entwicklung neuer sicherer und wirksamer Impfstoffe gegen COVID-19 arbeiten, wie beispielsweise dem BNT162b-Impfstoff.Makaken schützten sich vor SARS-CoV-2, schützten die unteren Atemwege vor viraler RNA, produzierten hochwirksame Antikörper und zeigten keine Anzeichen einer Krankheitsverstärkung.Zwei Kandidaten werden derzeit in Phase-I-Studien evaluiert, und die Evaluierung in globalen Phase-II/III-Studien ist ebenfalls im Gange, und die Anwendung steht vor der Tür [13].

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Der Status des mRNA-Impfstoffs in der Welt

Derzeit gelten BioNTech, Moderna und CureVac als die drei weltweit führenden Anbieter von mRNA-Therapien.Unter ihnen stehen BioNTech und Moderna an der Spitze der Forschung und Entwicklung des neuen Corona-Impfstoffs.Moderna konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung mRNA-bezogener Medikamente und Impfstoffe.Der COVID-19-Phase-III-Studienimpfstoff mRNA-1273 ist das am schnellsten wachsende Projekt des Unternehmens.BioNTech ist außerdem ein weltweit führendes Forschungs- und Entwicklungsunternehmen für mRNA-Medikamente und -Impfstoffe mit insgesamt 19 mRNA-Medikamenten/Impfstoffen, von denen 7 die klinische Phase erreicht haben.CureVac konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung von mRNA-Medikamenten/Impfstoffen und ist das erste Unternehmen weltweit, das eine GMP-konforme RNA-Produktionslinie mit Schwerpunkt auf Tumoren, Infektionskrankheiten und seltenen Krankheiten etabliert hat.

Verwandte Produkte:RNase-Inhibitor
Schlüsselwörter: miRNA-Impfstoff, RNA-Isolierung, RNA-Extraktion, RNase-Inhibitor

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