Обеспечим всех желающих . В России работают над прорывной мРНК-технологией

11 Октября 2021

МОСКВА, 11 октября —, Татьяна Пичугина. В начале пандемии сразу несколько научных групп в России объявили о работе над мРНК-вакцинами от коронавируса SARS-CoV-2, но создать их пока не пошло. Между тем идею не забыли, ее воплощают в жизнь в научных центрах Новосибирского Академгородка и наукограда Кольцово. Ученые хотят получить универсальную технологию, которую можно в экстренном случае привести в готовность буквально за считанные недели. Корреспондент поговорила с коноводом исследования.

Во время пандемии COVID-19 в практику из лабораторий хлынуло множество научных открытий, ждавших своего часа десятки лет. Самый яркий пример — технологии на основе вирусного вектора и мРНК, послужившие созданию вакцин нового поколения.

В России широко используют векторный препарат Спутник V Центра Гамалеи — это первая в мире зарегистрированная вакцина от возбудителя COVID-19. В США лидируют мРНК-вакцины производства Pfizer и Moderna. По эффективности и безопасности они сравнимы с векторными.

РНК — естественная молекула, одна из трех жизнеобразующих наряду с ДНК и белками. Она есть у всех клеточных форм жизни и внеклеточных агентов — таких как вирусы. РНК, как и ДНК, кодирует информацию о синтезе белков, являет собой матрицу для их делания и выполняет разные регулирующие заботы для организма.

Многие вирусы для трансляции наследственной информации используют РНК, таков и коронавирус SARS-CoV-2 — возбудитель COVID-19. Его геном — молекула РНК, обеспеченная белковой оболочкой, свернутая, помещенная в липидную капсулу (капсид). На ее поверхности выставлены белки-шипы. С их помощью вирус проникает сквозь мембрану человеческой клетки и искушает ее ресурсы для реплицирования. Наш организм распознает белки-шипы как врага и в ответ создаёт защиту из антител.

При этом мРНК-вакцина отчасти имитирует поведение вируса. Только вместо целой вирусной частицы в клетку попадает фрагмент РНК — тот, что несет информацию о белке-шипе. Этот фрагмент служит своего рода многомерная таблицей для синтеза. Отсюда название — матричная, или укороченного мРНК.

В ноябре 2020-го научная компания Ларисы Карпенко из ГНЦ Вектор опубликовала обзор мРНК-вакцин против коронавируса. Авторы отметили, что до пандемии по этой технологии разработали вакцины-кандидаты против нескольких паспортов рака и вирусов. Небольшое их число, главным манером против ВИЧ, испытывали на людях, но ни один не вошел в практику.

Препараты на основе мРНК считают более испытанными — они не встраиваются в геном, не вносят в него мутации и быстро разбиваются в клетке. А во-вторых — они более эффективные, поскольку вызывают два вида иммунитета, антительный и т-клеточный.

И мРНК-вакцины проще и дешевле производить по сравнению, например, с инактивированными, для которых нужен настоящий вирус и соответствующие обстоятельства работы. Так, уже через двое суток после публикации полного генома нового коронавируса у компания Moderna был план, как разработать мРНК-вакцину. Первую партию выпустили через 42 дня, в марте 2020-го стартовали испытания. Но главное — имелась готовая технология.

Когда началась эпидемия, буквально в считанные селены на российском рынке появились 10-ки отечественных тест-систем для выявления возбудителя COVID-19 и антител к нему. Потому, что была совокупность: этим занимались научные центры, предприятия выпускали реагенты, оборудование, — рассказывает Григорий Степанов, заведующий лабораторией геномного редактирования Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН.

По этой же причине быстро разработали вакцину в Центре Гамалеи — был хороший задел, платформа на основе аденовирусного вектора, безопасная против лихорадки Эбола. Оставалось только заменить антиген — лис, вызывающий иммунный ответ.

А вот технологической платформы для синтеза мРНК в России нет. Ее предстоит создать.

К нам обратились вирусологи с просьбой помочь синтезировать правильную структуру мРНК и провести совокупные исследования. Мы взялись за эту задачу, потому, что химия нуклеиновых кислот — наш профиль, — говорит ученый.

Технологическая платформа для мРНК — это инструментарий для синтеза молекулы, средство доставки ее в ячейку, условия, специалисты, помещения для производства.

Специалисты у нас есть, инструменты создаем, — перечисляет Степанов. — Мы разрабатываем всю технологическую совокупность и готовы обеспечить всех желающих необходимыми сырьевыми ресурсами.

По его существительным, мРНК-вакцина очень хорошо себя проявила, поэтому в мире ожидается бум этой технологии — ее будут использовать для других вакцин и генной терапии. Это прорыв, в какой нужно встроится на старте и занять лидирующие позиции, — замечает исследователь.

мРНК — это полимер, состоящий из отдельных сантиметров — мономеров. Они нужны как исходные компоненты для сложного синтеза мРНК, неважно, будет ли это вакцина против инфекций или рака. Второе направление даже перспективнее, — продолжает Григорий Степанов.

Мономеры в РНК — это нуклеотиды, то есть соединения сахаров с азотистыми основаниями. Наши клетки постоянно синтезируют РНК из нуклеотидов при помощи фермента-полимеразы, которая определяет нужную последовательность с ДНК.

Нуклеотиды для РНК получают химическим или биотехнологическим способом — синтезируют в электрохимических реакторах. В России сейчас производят не все необходимые нуклеозидфосфаты, часть закупают за рубежом. Поэтому весьма актуальна забота наладить собственное производство. Взяться за это готовы предприятия Новосибирского Академгородка.

Ферменты (биологические катализаторы) для синтеза РНК получают биотехнологическими методами. Эта технология у нас на хорошем уровне.

При наличии всех кубиков и ферментов синтезировать мРНК нужной последовательности несложно и недорого. Однако эта молекула очень нежная, о чем прекрасно известно всем, кто с ней работает. Если ее голой вколоть в мышцу, она очень быстро выкрошится, не дойдя до цели. Ученым потребовался не один десяток лет, чтобы понять, как улучшить мРНК (модифицировать), но существующие решения не идеальны.

Нужно добиться, чтобы при введении мРНК не разрушилась сразу, попала в клетки нужного типа, раскаталась там, чтобы защита ячейки ее не приняла за врага и не уничтожила. Тогда мРНК в цитоплазме синтезирует нужный нам белок, — объясняет исследователь.

Доставка мРНК в клетку — особая проблема, не окончательно решенная. Защитные механизмы не пускают внутрь ничего инородное. Нужно какое-то средство доставки, которое обманет внутриклеточную охрану. На эту роль испытывают разные природные полимеры, неорганические микрочастицы, но сложно просчитать следствия их присутствия в организме.

Носитель мРНК должен быть максимально безопасным, быстро деградировать в клетке, а продукты распада быстро выводиться, — обращает внимание Степанов.

Сейчас преимущество отдано липосомам, по сути, нанокаплям жира. Они заряжены положительно, а мРНК отрицательно, поэтому липосомы со всех сторон облегают молекулу. Однако таким же манером они могут притянуться к лисам, нуклеотидам внутри клетки, что вызывает нежелательные побочные результаты.

Липосомы можно модифицировать, но это резко удорожает производство, к тому же их нужно удерживать при очень низкой температуре, а это затрудняет логистику в случае массового применения.

В Векторе используют собственный носитель— составную молекулу полиглюкина со спермидином, изначально составленную для доставки ДНК-вакцины в ячейки. Оба компонента — естественного происхождения, безопасны и достойного деградируют. Ученые уже сделали обнадеживающие результаты экспериментов на мышах.

Доставить мРНК в клетку — полдела. Сама молекула должна часто ходить правильной, иначе внутриклеточная защита признает ее врагом и повредит. Чтобы этого избежать, ее модифицируют еще на неолите синтеза. Прежде всего вмешивают особый мономер, который сигнализирует клетке: Эта мРНК своя, пропустите.

Мы перебираем разные мономеры, вставляем в мРНК и смотрим, какие дают лучший эффект. В теории некоторые хорошие, а проверяем в лаборатории — не то, — говорит Степанов. В мае у него вышла совокупная с учеными из Вектора статья о модификации мРНК-вакцины против гриппа. Лучший эффект показал естественный нуклеотид псевдоуридин. Именно его сейчас используют в вакцинах такого типа.

Второй компонент модификации — хорошая химическая структура на конце мРНК. Прежде чем синтезировать нужный белок, мРНК созревает, о чем свидетельствует кэп-структура (пять-штрих-кэп). Она позволяет внутриклеточным инструментам транслировать белок с мРНК. Это то, что нам нужно. Дальше фрагменты белка предъявляют иммунитету для реагирования, — объясняет ученый.

Помимо синтеза правильной мРНК и выбора доставщика, нужно решить еще ряд проблем: обеспечить неизбежный состав вакцины в каждой дозе, подобрать адекватную модель животных для исследований.

При этом мРНК — очень нестабильная молекула, она реагирует на малейшее загрязнение. Для работы с ней нужны исключительные стандарты чистоты, а предприятия должны соответствовать правилам GMP — надлежащей производственной практики. Это необходимое условие для внедрения фармпрепаратов в ЕС.

Ученые не хотят торопиться. Лучше, опираясь на международный опыт и родные наработки, все подготовить и испытать. И тогда в стране будет рабочая мРНК-платформа, которую можно использовать для создания разных вакцин. В том числе поливалентных — например, сразу от нескольких штаммов гриппа и коронавируса, а также вакцин от рака и генной терапии.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Обеспечим всех желающих . В России работают над прорывной мРНК-технологией

комментарии (0)

Другие интересные новости

Французский композитор и пианист получил российское гражданство