ابزار بقای موجود زنده از نخستین همانند سازها تا مغز، از مغز تا ابزارهای بقای ویروس کرونا(قسمت سی و چهارم)
پس از موفقیت و پیشرفت ها در COVID-19، پژوهشگران واکسن های دارای mRNA را برای بیماری های دیگر استفاده میکنند.
خوبی واکسن های دارای mRNA این است که ما میتوانیم فرضیه های قدیمی را با سرعت پیشرفت بالا بیازماییم. برای واکسن های جدید ما نیاز داریم بدانیم چه چیزی پاسخ ایمنی خوب را ایجاد میکند و این نیازمند علوم پایه است
ساختن سریع واکسن علیه سندرم کووید 19، نتیجه ی سال ها مطالعات پایه ای روی واکسن های داری ژنوم است. قدرت دستکاری ژن ها به عنوان الفبای حیات زمینی، با مهندسی ژنتیک و بیو تکنولوژی، منجر به تولید واکسن های قدرتمندی علیه کووید 19 شده است که نه فقط امید میدهد این همه گیری به زودی مهار شود، باعث امیدواری در درمان بسیاری از بیماری های بدون درمان مانند سرطان می شود.
آنچه امروز به عنوان چالش برای بشریت مطرح است، دروازه های امید را بر انسان می گشاید تا با بزرگترین بیماری های فاقد درمان مواجه شود و همه ی اینها در سایه ی پیشرفت های بزرگ علمی در عرصه ی پزشکی و مهندسی ژنها است.
واکسن های دارای mRNA اکنون به عنوان چراغ و وسیله ای کلیدی برای مقابله با سندرم کووید 19 مطرح هستند، ولی تکنولوژی این واکسن ها قبلا برای بیماری های دیگری مانند سرطان ابداع شده بود. اکنون پژوهشگران امیدوارند با پیشرفت های اخیر در واکسن سازی، این بیماری ها هم درمان شود. وقتی طیف وسیعی از واکسن ها علیه کووید 19 در کارآزمایی های بالینی آزموده میشد تعداد کمی از متخصصان امید داشتند تکنولوژی تایید نشده ی mRNA در مورد آن، جواب بدهد و تبدیل به ستاره شود.
طی ده ماه واکسن های دارای mRNA اولین واکسن هایی بودند که تایید شدند و موثرترین واکسن ها هم بودند. هرچند اینها اولین واکسن های دارای mRNA هستند که تایید میشوند ولی داستان این واکسن ها تقریبا 30 سال قبل شروع شد و در این مسیر دست اندازهای فراوانی وجود داشت. واکسن بیوان- تک- فایزر اکنون برای واکسیناسیون کشورهای اتحادیه ی اروپا و آمریکا وهم پیمانان آنها در دسترس است. در سال 1990 پزشک دانشمند جان وولف و دانشگاه او، mRNA را به موش تزریق کردند و این سبب شد سلول ها در موش پروتئین های رمزگذاری شده ای تولید کند. این کار، اولین تلاش به سوی واکسن های دارای mRNA بود؛ ولی راه زیادی مانده بود و هنوز هم راه زیادی تا کاربردهای فراوان این واکسن ها مانده است.
واکسن های سنتی قدیمی از شکل ضعیف یا غیرفعال میکراورگانیسم استفاده می کند تا سیستم ایمنی را علیه بیماری فعال کند. پس از آنکه فرد، واکسن دارای mRNA دریافت میکند سلول های او بخشی یا همه ی پروتئین هایی را می سازد که باعث پاسخ ایمنی از جمله تولید آنتی بادی ها میشود. هرچند بیشتر نمونه های شناخته شده واکسن های با پایه ی mRNA در شرکت بیون ان- تک- فایزر و مدرنا علیه کرونا ویروس SARS-CoV-2است این فقط یک بخش کوچک از این عرصه است و این واکسن ها تلاش نخست برای تولید این واکسن ها نیستند.
هرچند سودمندی های بسیاری از استفاده از این مولکول به عنوان پایه ی واکسن به دست آمده است ولی با چالش های مهمی روبرو بوده است. این ماده درون سلول، خیلی پایدار نیست و وقتی به عنوان وسیله ی انتقال ژن استفاده میشود خیلی خوب به پروتئین ترجمه نمیشود. امروز mRNA میتواند مهندسی شود تا علیه بسیاری از بیماری ها نبرد کند.
مدیر شرکت آلمانی بیوتکنولوژی بیوان- تکاوزلم تورسی و ایمونولوژیست و پزشک این شرکت، می گوید: mRNA شکل های جالبی دارد که آن را برای واکسن ها جذاب می کند سازگاری برای استفاده از این مولکول در این کاربرد و دیگر کاربردها است. mRNA میتواند نه تنها برای تولید آنتی ژن واکسن ها استفاده شود؛ بلکه برای کد کردن آنتی بادی ها، سیتوکین ها و پروتئین های دیگر- که مرتبط با سیستم ایمنی است- استفاده میشود.
اوزلم تورسی میگوید: تطبیق پذیری این مولکول، یک فضای طراحی بزرگ را می آفریند.
دانشمندان بیوان- تک سال ها وقت صرف کرده اند تا بر تکنیک های در حال توسعه و پژوهش روی mRNA کار کنند. اینها شامل بهبود قسمت های غیر کدکننده ی mRNA، طراحی سکانس های خاص، توسعه ی فرایندهای تولید و...است. تورسی نتایج آن تلاش ها را توضیح میدهد: ما یک جعبه ابزار متنوع داریم و با مخلوط کردن و تطبیق مولکول ها در این جعبه ابزار، میتوانیم mRNA هایی با شکل های خاص مطابق با نیاز خود، تولید کنیم.
او اضافه میکند:این تا حدی شبیه کدنوشتاری است. با تسلط بر زبان برنامه نویسی که پر از کلمات است فرد می تواند هر دستوری را بخواهد انجام دهد. با جعبه ابزار بیوان- تک دانشمندان می توانند کنترل کنند که چقدر پروتئین در چه مدت زمانی تولید شود و روش تزریق mRNA را هم تعیین کنند و نیز مشخص کنند کدام سلول ها پروتئین را عرضه می کند و اینکه آیا mRNA فعالیت کامل یا مهار سیستم ایمنی را سبب می شود. وقتی دانشمندان می دانند چه mRNA ای تولید کنند فرایند نسبتا آسان میشود.
برای واکسن ها استفاده از mRNA بسیار سریع تر از روش های سنتی است که در آن، واکسن در سلول ها یا در تخم مرغ رشد داده می شود. برای تولید mRNA دانشمندان با کامپیوتر شروع میکنند تا سکانس مورد نظر را تولید کنند. سپس واکنش ترجمه درون آزمایشگاه استفاده می شود تا DNA معادل را بیافریند که mRNA مورد نظر را سنتز کند. بنابراین این فرایند نیاز به کشت سلول و ماده حیوانی ندارد و فرایند تولید، بدون توجه به سکانس mRNA مشابه باقی می ماند.
توسعه ی این روش:
هرچند سودمندی بالای واکسنهای mRNA درمواجهه با کووید 19 بسیار بالا به نظر می رسد داستان، فراتر از کووید است. کار وولف در سال 1990 باعث آغاز علاقه به تولید واکسن های mRNA شد، ولی دانشمندان با چالش پایه ای مواجه شدند: پزشک دانشمند درو ویسمن از دانشکده ی پرلمندر دانشگاه پنسیلوانیا می گوید: mRNA خیلی التهاب زا است. در سال 2005 وایسمن و همکار او کاتالین کیریکو که اکنون در بیوان- تک است روشی را برای کم کردن التهاب زایی mRNA ابداع کردند. آنها نشان دادند وارد کردن نوکلئوزیدهای تغییر شکل یافته- که بخشی از ساختار پایه ای mRNA است- باعث
پاسخ ایمنی کمتری میشود. این کار باعث استفاده از نوکلئوزیدهایی مانند 5-methylcytidine, pseudouridine و شکل های دیگر شد. وایسمن میگوید: با این تغییرات تو میتوانی میزان پروتئینی را که mRNA میتواند تولید میکند 10 تا 1000 برابر کنی و واکنش های بهتری بسازی. تکنیک های کروماتوگرافی میتواند مواد آلوده کننده مانند mRNA دورشته ای را- که می تواند باعث پاسخ ایمنی ضعیف تر شود- بردارد. یک دهه بعد نیک ساندرز سرمایه گذار اصلی آزمایشگاه ژن درمانی دانشگاه گنت و مدیر علمی واکسن های زیفیوس و همکاران او تغییر متفاوتی را بر mRNA ایجاد کردند.
mRNA که تغییر N1-methylpseudouridine یا 5-methylcytidine را در درون خود داشته است 44 برابر بیشتر از mRNA با تغییرات قبلی، محصول مورد نظر را تولید نمود و نیز باعث کاهش حمله ی ایمنی روی مولکول ها شد. ساندرز میگوید: این هنوز بهترین تغییر در mRNA است و در واکسن نهایی دارای mRNA شرکت بیوان- تک- فایزر و مدرنا استفاده میشود.
mRNA لخت اگردرون سلول برود از میان می رود. وقتی mRNA تزریق شد، ریبونوکلئاز خارج سلولی آن را میبرد. انواع مختلف چربی ها مانند نانوپارتیکل های لیپیدی قابل یونیزه شدن، میتواند با امنیت استفاده شود و mRNA را منتقل کند. تورسی و همکاران او درمان را اینگونه بهبود بخشیدند: فرمولاسیون های متفاوت لیپوزومی برای سازگار کردن mRNA برای اهداف مورد نظر مانند تزریق درون وریدی یا درون عضله و هدف گرفتن انواع خاص سلول ها.
بیوان- تک کشف کرد برای واکسن های ضد سرطان با mRNA که بر اساس لیپوزوم فرمول بندی شده است، آنتی ژن اساسا در سلول های دنتریتی در قسمت های لنفاتیک عرضه میشود. این سلول ها در شروع پاسخ های ایمنی خاص آنتی ژن، تخصص دارند. در آینده دانشمندان امیدوارند کنترل بیشتری بر تولید پروتئین داشته باشند. در همکاری بین زیست شناس رون وایس از موسسه ی تکنولوژی ماساچوست و دیگران، ساندرز mRNA های قابل تغییر را توصیف میکند: این تغییر برای خاموش یا روشن کردن mRNA است... ما تایید کردیم این، روی موش ها کار میکند.
به این شکل، mRNA میتواند وقتی نیاز هست روشن شود و سطح تولید پروتئین به دقت کنترل شود. این پیشرفت ها- التهاب کمتر، تظاهر بیشتر، انتقال حمایت شده و تولید کنترل شده ی پروتئین- به پژوهشگران اجازه میدهد واکسن های بهتری بر پایه ی mRNA ساخته شود.
با الگوی واکسن سازی به وسیله ی mRNA مبادله ی یک ژن به دیگری با mRNA خصوصیات آن در تولید، خیلی کم تغییر میدهد. این خیلی راحت تر از تغییر گونه ی ویروسی است. سرعت هم دارای اهمیت است و مبتکران می توانند واکسن های mRNA را با سرعت بالا تولید کنند .
روش جدید واکسن سازی در تولید واکسن آنفلوانزا:
دورمیتزر میگوید: هرچه تو به انتخاب و گزینش گونه ویروس در فصل آنفلوانزا نزدیکتر شوی، روش تو درست تر میشود. با توانمند شدن برای ساخت سریع تر واکسن های mRNA تولید کنندگان میتوانند گونه های آنفلوانزا را انتخاب کنند تا بعدا آنها را هدف قرار دهند و این سودمندی درمان را بیشتر می کند. مهندسی واکسن های دارای mRNA به دانشمندان اجازه میدهد واکسن های چند ظرفیتی بسازند.
دورمیتزر توضیح می دهد: ما می توانیم تعداد آنتی ژنهایی را- که عرضه میشود- افزایش دهیم. و این میتواند سودمندی وتاثیر واکسن آنفلوانزا را بیشتر کند.
تایید واکسن جدید آنفلوانزا متفاوت از تایید واکسن کووید 19 است زیرا کووید 19 درمان یا واکسنی نداشت. برای آنفلانزا واکسن های متعددی وجود دارد بنابراین واکسن جدید آنفلوانزا لازم است مراحل کارآزمایی کاملی را برای سودمندی، قابلیت اطمینان، دسترس ، تحمل و ... بگذراند. بنابراین کمپانی های تولید کننده ی واکسن در صورتی می توانند واکسن دارای mRNA را در آنفلوانزا چک کنند که واقعا مشخص شود سودمندتر از واکسن های سنتی موجود است.
در برابر دیگر عفونت ها
کووید 19 و آنفلوانزا دو تا از بسیار بیماری های عفونی است که ممکن است با واکسن های دارای mRNA مهار شود. برای نمونه وایسمن می گوید: ما در حال کار روی 30 واکسن دارای mRNA هستیم. این واکسن ها شامل واکسن آنفلوانزا، ایدز، هپاتیت سی، مالاریا، سل و بسیاری دیگر است واکسن هایی که از mRNA و نانوپارتیکل های چربی ساخته میشود خیلی شبیه یکدیگر است. چیز مهم، یافتن آنتی ژن درست است.
وایسمن میگوید: ما زمان و کار زیادی را با نمونه های بسیار انجام داده ایم تا بهترین آنتی ژن را برای واکسن بسازیم تا محافظت بهتری ایجاد کند. پیدا کردن آنتی ژن خوب برای هدف گرفتن برای برخی عفونت ها ساده تر از دیگر موارد است. درمورد ایدز پوشش ویروس، آنتی ژن اصلی است ولی سریعا جهش پیدا میکند و با قند پوشیده میشود و تو نیاز داری آن بافت ها را پیدا کنی تا آنتی ژنی را بیابی که پاسخ های درست ایجاد کند.
ممکن است تغییر در طراحی mRNA لازم باشد. وایسمن و متخصص ویروس شناس در دانشگاه پنسیلوانیا این ژن های مورد هدف گیری را برای هرپس تناسلی پیدا کرده اند. با استفاده از این آنتی ژن ها دانشمندان واکسنی را از mRNA با نوکلئوزید تغییر یافته و نانوپارتیکل های چربی ساختند. آزمایش ها در موش و خوک نشان داد واکسن از عفونت با ویروسی- که هرپس تناسلی ایجاد می کند- جلوگیری مینماید. وایسمن میگوید: واکسن به زودی وارد مرحله کارآزمایی های بالینی میشود.
واکسن های داری این mRNA امیدی در درمان بیماران مبتلا به ویروس دانگ هم هست که درمانی ندارد.
آنتی بادی های خنثی کننده که توسط این واکسن ایجاد میشود آنقدر زیاد هست که ویروس را از میان ببرد.
ساخت واکسن علیه سرطان
قبل از اپیدمی کووید 19، تورسی و همکاران او در بیوان- تک، روی واکسن های دارای mRNA کار می کردند که علیه سرطان عمل می کند. تورسی می گوید: ما باید با سیستم ایمنی فرد، مواجه شویم و به سیستم ایمنی آموزش دهیم، دشمن را بشناسد و به آن آموزش بدهیم که دشمن، خطرناک است. mRNA می تواند استفاده شود تا آنتی ژن سرطان را منتقل کند. در اپروچ اول نشان دادن آنتی ژن خود فرد، به سیستم ایمنی است. این آنتی ژنها توسط ژن های جنینی تولید و در سلول های سالم مخفی می گردد ولی در سلول های سرطانی نمایش داده می شود. در اینجا واکسن سرطان میتواند علیه سلول هایی که این آنتی ژن ها را نمایش میدهد وارد عمل شود.
تورسی می گوید: برای هر سرطان ما از الگوریتم کامپیوتری و آموزش ماشین استفاده می کنیم تا آنتی ژن هایی را- که بیشترین تعداد بیماران آن را دارند- بشناسد. برای ملانوم مثلا چهار آنتی ژن بیش از 90 % بیماران را در بر میگیرد. بیوان- تک واکسن چند ظرفیتی دارای mRNA ساخته است که چهار آنتی ژن را هدف میگیرد و در کارآزمایی بالینی به کار میرود. برعکس واکسن های دارای mRNA میتواند جهش های کانسر را هدف گیری کند. جهش ها برای هر بیمار منحصر به فرد است و نیاز به الگو و روش فردی است.
تورسی میگوید: ما از مشخصات فردی استفاده می کنیم تا در چهارهفته واکسن چند جهشی چند کاره برای بیماران تولید کنیم. این روش که در چند کارآزمایی توسط بیوان- تک در حال آزمودن است مشابه کاری است که شرکت بیوان- تک- فایزر برای ساختن واکسن کووید 19 انجام داده است. آنها قبلا صدها بار این کار را بر بیماران سرطانی هم آزمودند و شاید علت تولید سریع واکسن علیه کووید 19 همین کارآزمایی های قبلی بوده باشد.
برای تومورهای جامد، فقط حمله به سیستم ایمنی کافی نیست. محیط ریز اطراف تومور بر سیستم ایمنی حمله میکند و باعث مهار فعالیت سلول های تی می شود. برای ملانوم، محیط ریز تومور، سدی واقعی برای واکسن ها است واکسن باید با درمان دیگری- که محیط ریز تومور را تغییر میدهد و به سلول های تی هدف گرفته توسط واکسن، اجازه میدهد وارد محیط تومور شود- درآمیخته شود.
بیوفیزیست لیف هوانگ از دانشگاه کارولینای شمالی و تیم او یک واکسن، با اجزای ریز شیمی درمانی ساختند و دیدند این ترکیب به سلول های ایمنی کمک میکند به تومور برسند و سودمندی واکسن را افزایش دهد. سیتوکین ها مانند اینترلوکین 12 مورد خوبی بری شکستن محیط ریز مهار کننده ی سیستم ایمنی تومور است. ساندرز و تیم او درمان ژنتیکی با اینترلوکین 12 را با واکسن ژنتیکی ضد سرطان ترکیب کردند.
با این همه هوانگ میگوید: تا ایجاد عواملی- که بتواند به خوبی و با سودمندی استفاده شود و محیط ریز تومور را تغییر دهد- راه زیادی در پیش دارد.
خوبی واکسن های دارای mRNA این است که ما میتوانیم فرضیه های قدیمی را با سرعت پیشرفت بالا بیازماییم. برای واکسن های جدید ما نیاز داریم بدانیم چه چیزی پاسخ ایمنی خوب را ایجاد میکند و این نیازمند علوم پایه است. این عرصه، علوم پایه ی بیشتری تولید خواهد کرد. در بیوان- تک تورسی به دانشمندان واکسن سازی شرکت، مهندسان ایمنی میگوید. او در مورد واکسن های دارای mRNA فکر میکند و می گوید: این طبیعت نوآوری و نه یک ابداع ساده است: پیدا کردن چیز هایی که در موارد زیادی موثر است و در کنارهم آوردن آنها.
https://www.nature.com/articles/s41591-021-01393-8?utm_source=facebook&utm_medium=social&utm_content=organic&utm_campaign=NGMT_USG_JC01_GL_NRJournals&fbclid=IwAR3ZjJ6mzgo5Tr47f9-OcQNejdCVDX2mUmJkpBsnd5FbbxG6wEPzAfiP3IA
آدرس مطب : اصفهان ، خیابان آمادگاه ، روبروی داروخانه سپاهان ، مجتمع اطبا ، طبقه اول
تلفن : 32223328 - 031
