MRNA -vaksinene er de første syntetiske vaksinene, og det er en midlertidig genetisk instruksjon som forteller cellene våre å lage et bestemt protein.
Pfizer- og Moderna mRNA -vaksinene er noen av våre beste våpen i kampen mot covid-19 . Det er de svært effektive og mange millioner mennesker rundt om i verden har fått dosene sine.
Disse vaksinene er de første som blir laget syntetisk, det vil si at de er laget utenfor en levende celle.
Noen innlegg på sosiale medier forstår det faktum at de ikke er “naturlige” og har skapt angst hos vaksine-nølende mennesker ved å spille på dette punktet.
Så hva betyr det for mRNA -vaksinene å være syntetiske, og hvorfor er det OK?
Hvordan utviklet vi våre første syntetiske vaksiner?
Mennesker har vaksinert med bakterier for å lære kroppen vår å bekjempe smittsomme sykdommer i lang tid.
Selv før de berømte forsøkene til Edward Jenner (kreditert for å ha utviklet koppevaksine) på midten av 1700 -tallet, brukte kinesiske og noen europeiske samfunn materiale fra ku -pustler for å beskytte mot kopper.
På 1900 -tallet tok vaksineproduksjonen fart, ved bruk av svekkede eller inaktiverte virus.
Mange virus for vaksiner vokser i kyllingegg, noe som gjør dette til et problem for de som er allergiske mot egg. Noen av de nyeste vaksinene, som AstraZeneca covid-19 vaksine, dyrkes i celler i store gjæringstanker. Rekombinante proteinvaksiner, for eksempel hepatitt B -vaksinen, lages inne i bakterier og deretter renses for bruk.
Så nå har vi en hele spekteret av forskjellige typer av vaksiner, hver laget annerledes, og gir beskyttelse mot forskjellige forhold. Tingen alle disse vaksinene har til felles er at de vokser inne i en levende celle, så det kan betraktes som “naturlig”.
MRNA -vaksinene er de første syntetiske vaksinene.
mRNA er en midlertidig genetisk instruksjon som forteller cellene våre å lage et bestemt protein. Den består av en sentral del med den genetiske koden for proteinet og kortere deler på hver side som er viktige for “lesbarheten” av koden.
mRNA -vaksiner lages i reaksjonskar (store beholdere), og innebærer først å lage mRNA, og deretter pakke det inn i oljeaktige strøk.
For å lage mRNA bruker vi metoder funnet ut på 1970 -tallet, i en prosess kjent som “transkripsjon”, hvor en DNA -mal kopieres, og lager en mRNA -versjon av den genetiske sekvensen.
Denne mRNA -produksjonen ligner veldig på det som skjer når cellene våre lager vårt eget mRNA. De oljeaktige strøkene er også laget syntetisk og ligner veldig på lipider i cellene våre.
Hvorfor er syntetisk OK?
Definisjonen på syntetisk er hvor et stoff eller en forbindelse er laget ved kjemisk syntese, spesielt for å etterligne et naturlig produkt.
Det som er viktig å gjenkjenne er at fra et kjemisk perspektiv er en forbindelse den samme, enten den ble laget av en levende organisme inne i en celle, eller om den ble laget i et laboratorium. Hvis en kjemiker syntetiserer en forbindelse, og en biokjemiker trekker den samme forbindelsen fra en naturlig kilde, er de to forbindelsene identiske.
Denne forståelsen ble utviklet på 1800 -tallet, da begrepet “vitalisme” ble utfordret. Vitalisme går inn for at organiske materialer ikke kan lages av uorganisk materiale. Men vi vet nå at dette ikke er tilfelle.
Et klassisk eksperiment ble rapportert av Friedrich Wöhler, som syntetiserte urea (et molekyl også produsert av kroppene våre og funnet i urin) ved å varme opp et kjemikalie kalt ammoniumcyanurat. Den syntetiske urea var identisk med naturlig urea, selv om hans syntetiske metode ikke liknet den biologiske produksjonen av urea.
Vi tenker ikke engang over det, men mange av oss spiser og drikker et stort antall syntetiske molekyler hver dag.
C -vitamin i piller, for eksempel, er vanligvis syntetisk, men det fungerer fortsatt fordi det er identisk med vitamin C vi får fra fersk frukt og grønnsaker. Faktisk er mange av kosttilskuddene vi tar syntetiske.
Noen vanlige medisiner, som aspirin, er syntetiske varianter av naturlig forekommende biomolekyler.
Andre helsyntetiske molekyler, som aspartam (kunstig søtningsmiddel), konsumeres i store mengder, opptil hundrevis av milligram per brus. Disse mengdene er tusenvis av ganger større enn dosene av mRNA-vaksinene (mellom 30 og 100 mikrogram).
Syntetiske komponenter i mRNA -vaksiner
Selv om komponentene i mRNA -vaksiner er nesten identiske med komponentene i cellene våre, er det noen forskjeller.
mRNA er en kjede av sammenkoblede byggesteiner eller nukleosider. De fleste byggesteinene i mRNA -vaksinen – As, Gs og Cs som utgjør mRNA genetisk kode – er de samme som i cellene våre, og er opprinnelig ekstrahert fra gjær.
Den fjerde byggesteinen, U, erstattes med en komponent kalt N1-metylpseudouridin for å gjøre mRNA mer stabilt og stoppe cellene våre med å bryte det opp umiddelbart.
Selv om denne komponenten normalt ikke finnes i mRNA -en vår, finnes denne modifiserte byggesteinen i noen archaea, mikrober som kan finnes i ekstreme miljøer på jorden, men også i tarmene og i våre navler.
Hvordan brytes mRNA -vaksiner ned i cellene våre?
Vaksinen mRNA blir degradert relativt raskt, akkurat som våre egne mRNA blir degradert.
De enkelte mRNA -byggeklossene reddes av vårt effektive cellegjenvinningssystem, og kan brukes til å lage nye mRNA, mens andre deler skilles ut i urinen.
Så etter noen dager er det lite sannsynlig at det er noen mRNA -vaksine igjen i kroppen vår. Men forhåpentligvis vil det ha gjort jobben som trengs for å lære immunsystemet vårt å gjenkjenne SARS-CoV-2 og forhindre de verste symptomene på covid-19 .
Egentlig er evnen til å lage mRNA -vaksiner utenfor cellene en av teknologiens styrker. Ved å eliminere behovet for voksende celler eller virus, forenkler det på noen måter vaksineproduksjonen.
På den annen side innebærer syntese sine egne komplekse tekniske trinn, men i de kommende årene vil vi sannsynligvis se innovasjon i å forenkle dette også. Faktisk oppfordrer Verdens helseorganisasjon alle land i utviklingsland til å lære å lage mRNA -vaksiner.
Forhåpentligvis vil verden være klar når den neste pandemien rammer.
Archa Fox, Førsteamanuensis og ARC Future Fellow, University of Western Australia og Charles Bond, Professor, School of Molecular Sciences, University of Western Australia
Denne artikkelen er publisert på nytt fra Samtalen under en Creative Commons -lisens. Les original artikkel.