Въвеждането на mРНК е по-безопасно от въвеждането на цели вируси или ДНК, тъй като mРНК не е инфекциозна и не може да бъде интегрирана в генома на гостоприемника

На 18 ноември 2020 г. обявиха окончателните резултати от третата фаза на своите клинични изпитания на ваксината срещу COVID-19. Само няколко дни по-рано Moderna направи същото. Заявената ефикасност за предотвратяване на инфекция на разработената от немската компания ваксина BNT162b2 е 95%. Американският гигант, който работи в сътрудничество с Националните здравни институти на САЩ, даде заявка за 94.5% ефикасност на своята ваксина mRNA-1273. След като получиха одобрение, тези две ваксини са първите профилактични мерки в борбата срещу SARS-CoV-2 инфекцията. Те са и първите ваксини, базирани на РНК (mРНК), които ще бъдат клинично използвани.

Този нов клас ДНК и РНК- базирани ваксини използват нанотехнологични платформи, за да въведат в клетките-гостоприемници генетичната последователност на специфични вирусни протеини. За разлика от тях, традиционните ваксини предизвикват имунни реакции при инжектиране на цели вируси в тялото. Тези цели вируси може да са атенюирани (отслабени) живи вируси, инактивирани вируси или инженерни вируси. 

И двата вида нови ваксини са тествани срещу COVID-19 в клинични изпитания.

В сравнение с други подходи, mРНК базираните терапии имат няколко предимства. Първо, въвеждането на mРНК е по-безопасно от въвеждането на цели вируси или ДНК, тъй като mРНК не е инфекциозна и не може да бъде интегрирана в генома на гостоприемника. Второ, докато ДНК трябва да достигне ядрото на клетката, за да бъде декодирана, mРНК се обработва директно в цитозола (течната матрица, намираща се в клетките). Трето, mРНК има кратък полуживот, който може да се регулира чрез молекулен дизайн. И накрая, mРНК е имуногенна, което представлява предимство за дизайна на ваксината.

Въпреки това, за да бъде безопасно и ефективно въведена in vivo (в клетките), без да се разгражда в кръвната циркулация, и да достигне цитозола през клетъчната плазмена мембрана, mРНК се нуждае от носител. За много mRNA-базирани терапевтични средства, включително за BNT162b2 и mRNA-1273, избраните носители са липидни наночастици (въпреки че са използвани и други материали). В комбинация с положително заредени липиди mРНК е по-стабилна и устойчива на RNase-медиирано разграждане и образува самосглобени частици с размер на вируса, които могат да се администрират по различни начини.

Веднъж ендоцитозирани (погълнати от клетката), липидните наночастици насърчават ендозомно напускане и освобождават генетичния си товар в цитозола, където mРНК се трансформира в антигенни протеини. Така тя стартира механизма на имунната система за производство на неутрализиращи антитела. 

Както BNT162b2, така и mRNA-1273 доставят mRNA, кодираща варианти на S1 протеинa на SARS-CoV-2, които са по-стабилни и имуногенни от естествения протеин. Настоящият недостатък на тези ваксини е, че тяхното дългосрочно съхранение изисква ниски температури, което създава логистични пречки пред тяхното потенциално разпределение и администриране, особено за южните региони.

Независимо от това, тези ваксини са огромно постижение за молекулярната медицина и биотехнологиите. Те са голям крайъгълен камък за наномедицината, която, заради предизвикателствата по въвеждането на тези съставки в организма, доскоро не получаваше всеобщо признание. Те са успех за всички онези учени, които са работили за оптимизиране на наноформулировките, така че да могат да предоставят ефективен продукт и безопасна доставка на генетичен материал. Те са олицетворение на няколко идеи, които са в основата на концепцията за доставяне на лекарства на организма и на основните принципи на наномедицината. А именно, че биосъвместимите, рационално инженерно проектирани материали, благодарение на техните наноразмерни и физикохимични характеристики, могат да предпазят съдържанието на лекарства от разграждане и да предложат контрол върху тяхното биоразпределение и вътреклетъчна локализация и освобождаване.

Наномедицинските подходи, особено при терапии на рак, често водеха до незадоволителни резултати, когато предклиничните изпитания преминаваха в клинични. Причината беше сложният и все още слабо разбран характер на нано-биовзаимодействията.

Последните постижения сочат, че подходът за разработване на ваксини на основата на наномедицината, е в полза на новите технологии. Освен това, базираните на mРНК технологии са гъвкави и дават възможност за мащабност. mRNA може да бъде проектирана, като се използват стандартни лабораторни техники. Това означава, че ваксините може лесно и бързо да бъдат адаптирани и да се произвеждат нови ваксини срещу бъдещи епидемии.

BNT162b2 и mRNA-1273 няма да са първите наноформули, одобрени за човешка употреба. Ако успеят обаче, те биха помогнали за смекчаване на глобална здравна криза с безпрецедентни измерения в съвременната история. По този начин те ще демонстрират огромното приложение и въздействие на наномедицината в световен мащаб. Освен това ще повишат информираността за нейните потенциални ползи за най-широката аудитория.

 По сп. „Nature“