Платформа мРНК-вакцин: особенности получения и доставки мРНК

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Вакцинация – наиболее эффективный метод предотвращения инфекционных заболеваний. Один из новых подходов к созданию вакцин – это вакцины на основе мРНК, которые обладают рядом весьма полезных преимуществ по сравнению с другими типами вакцин. Поскольку мРНК кодирует только целевой антиген, отсутствует потенциальный риск инфицирования, как это может произойти в случае аттенуированного или инактивированного патогена. Принцип действия мРНК-вакцин заключается в том, что их генетическая информация реализуется только в цитозоле клетки, благодаря этому крайне мала вероятность интеграции мРНК в геном организма-хозяина. мРНК-вакцины способны индуцировать специфический клеточный и гуморальный иммунные ответы, но не вызывают антивекторный иммунный ответ. Платформа мРНК-вакцин позволяет легко проводить замену целевого гена, не изменяя технологию производства, что важно для решения проблемы временного разрыва между началом эпидемии и производством вакцины. В обзоре рассмотрены история мРНК-вакцин, технология их получения, способы повышения стабильности мРНК, описание модификаций кэпа, поли(А)-хвоста, кодирующей и некодирующей частей мРНК, очистка целевой мРНК-вакцины от побочных продуктов, а также различные способы доставки.

Об авторах

В. Р. Литвинова

ФБУН Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии “Вектор”
Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Автор, ответственный за переписку.
Email: viktoriya_litvinova_1999@mail.ru
Россия, 630559, Новосибирская область, р.п. Кольцово

А. П. Рудомётов

ФБУН Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии “Вектор”
Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: viktoriya_litvinova_1999@mail.ru
Россия, 630559, Новосибирская область, р.п. Кольцово

Л. И. Карпенко

ФБУН Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии “Вектор”
Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: viktoriya_litvinova_1999@mail.ru
Россия, 630559, Новосибирская область, р.п. Кольцово

А. А. Ильичёв

ФБУН Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии “Вектор”
Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: viktoriya_litvinova_1999@mail.ru
Россия, 630559, Новосибирская область, р.п. Кольцово

Список литературы

  1. Pardi N., Hogan M.J., Porter F.W., Weissman D. // Nat. Rev. Drug Discov. 2018. V. 17. P. 261–279. https://doi.org/10.1038/nrd.2017.243
  2. Melton D.A., Krieg P.A., Rebagliati M.R., Maniatis T., Zinn K., Green M.R. // Nucleic Acids Res. 1984. V. 12. P. 7035–7056. https://doi.org/10.1093/nar/12.18.7035
  3. Wolff J.A., Malone R.W., Williams P., Chong W., Acsadi G., Jani A., Felgner P.L. // Science. 1990. V. 247. P. 1465–1468. https://doi.org/10.1126/science.1690918
  4. Jirikowski G.F., Sanna P.P., Maciejewski-Lenoir D., Bloom F.E. // Science. 1992. V. 255. P. 996–998. https://doi.org/10.1126/science.1546298
  5. Gómez-Aguado I., Rodríguez-Castejón J., Vicente-Pascual M., Rodríguez-Gascón A., Solinís M.Á., Pozo-Rodríguez A. // Nanomaterials. 2020. V. 10. P. 364. https://doi.org/10.3390/nano10020364
  6. Kwon H., Kim M., Seo Y., Moon Y.S., Lee H.J., Lee K., Lee H. // Biomaterials. 2018. V. 156. P. 172–193. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2017.11.034
  7. Горяев А.А., Савкина М.В., Обухов Ю.И., Меркулов В.А., Олефир Ю.В. // БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2019. Т. 19. С. 72–80. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2019-19-2-72-80
  8. Hoerr I., Obst R., Rammensee H.-G., Jung G. // Eur. J. Immunol. 2000. V. 30. P. 1–7. https://doi.org/10.1002/1521-4141(200001)30:1<1: :AID-IMMU1>3.0.CO;2-%23
  9. Probst J., Weide B., Scheel B., Pichler B.J., Hoerr I., Rammensee H.-G., Pascolo S. // Gene Ther. 2007. V. 14. P. 1175–1180. https://doi.org/10.1038/sj.gt.3302964
  10. Kariko K., Kuo A., Barnathan E.S. // Gene Ther. 1999. V. 6. P. 1092–1100. https://doi.org/10.1038/sj.gt.3300930
  11. Karikó K., Ni H., Capodici J., Lamphier M., Weissman D. // J. Biol. Chem. 2004. V. 279. P. 12542–12550. https://doi.org/10.1074/jbc.M310175200
  12. Karikó K., Buckstein M., Ni H., Weissman D. // Immunity. 2005. V. 23. P. 165–175. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2005.06.008
  13. Warren L., Manos P.D., Ahfeldt T., Loh Y.H., Li H., Ebina W., Mandal P.K., Smith Z.D., Meissner A., Daley G.Q., Brack A.S., Collins J.J., Cowan C., Schlaeger T.M., Rossi D.J. // Cell Stem Cell. 2010. V. 7. P. 618–630. https://doi.org/10.1016/j.stem.2010.08.012
  14. Moderna. Product Pipeline. https://www.modernatx.com/pipeline
  15. Dolgin E. // Nature. 2021. V. 597. P. 318–324. https://doi.org/10.1038/d41586-021-02483-w
  16. Corbett K.S., Edwards D.K., Leist S.R., Abiona O.M. // Nature. 2020. V. 586. P. 567–571. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2622-0
  17. Vogel A.B., Kanevsky I., Che Y., Swanson K.A., Muik A. // Nature. 2021. V. 592. P. 283–289. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03275-y
  18. Bitzer M., Armeanu S., Lauer U.M., Neubert W.J. // J. Gene Med. 2003. V. 5. P. 543–553. https://doi.org/10.1002/jgm.426
  19. Bloom K., van den Berg F., Arbuthnot P. // Gene Ther. 2021. V. 28. P. 117–129. https://doi.org/10.1038/s41434-020-00204-y
  20. Mu Z., Haynes B.F., Cain D.W. // Vaccines. 2021. V. 9. P. 134. https://doi.org/10.3390/vaccines9020134
  21. Melo M., Porter E., Zhang Y., Silva M., Li N., Dobosh B., Liguori A., Skog P., Landais E., Menis S., Sok D., Nemazee D., Schief W.R., Weiss R., Irvine D.J. // Mol. Ther. 2019. V. 27. P. 2080–2090. https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2019.08.007
  22. Lundstrom K. // Viruses. 2021. V. 13. P. 317. https://doi.org/10.3390/v13020317
  23. Bulcha J.T., Wang Y., Ma H., Tai P.W.L., Gao G. // Sig. Transduct Target Ther. 2021. V. 6. P. 1–24. https://doi.org/10.1038/s41392-021-00487-6
  24. Ghosh S., Brown A.M., Jenkins C., Campbell K. // Appl. Biosaf. 2020. V. 25. P. 7–18. https://doi.org/10.1177/1535676019899502
  25. Youn H., Chung J.K. // Expert Opin. Biol. Ther. 2015. V. 15. P. 1337–1348. https://doi.org/10.1517/14712598.2015.1057563
  26. Ogino T., Green T.J. // Viruses. 2019. V. 11. P. 504. https://doi.org/10.3390/v11060504
  27. Ramanathan A., Robb G.B., Chan S.H. // Nucleic Acids Res. 2016. V. 44. P. 7511–7526. https://doi.org/10.1093/nar/gkw551
  28. Linares-Fernández S., Lacroix C., Exposito J.Y., Verrier B. // Trends Mol. Med. 2020. V. 26. P. 311–323. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2019.10.002
  29. Henderson J.M., Ujita A., Hill E., Yousif-Rosales S., Smith C., Ko N., McReynolds T., Cabral C.R., Escamilla-Powers J.R., Houston M.E. // Curr. Protoc. 2021. V. 1. P. e39. https://doi.org/10.1002/cpz1.39
  30. Pasquinelli A.E., Dahlberg J.E., Lund E. // RNA. 1995. V. 1. P. 957–967.
  31. Stepinski J., Wandell C., Stolarski R., Darzynkiewicz E., Rhoads R.E. // RNA. 2001. V. 7. P. 1486–1495. https://doi.org/undefined
  32. Strenkowska M., Kowalska J., Lukaszewicz M., Zuberek J., Su W., Rhoads R.E., Darzynkiewicz E., Jemielity J. // New J. Chem. 2010. V. 34. P. 993–1007. https://doi.org/10.1039/b9nj00644c
  33. Sahin U., Muik A., Derhovanessian E., Vogler I., Kranz L.M. // Nature. 2020. V. 586. P. 594–599. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2814-7
  34. Pascolo S. // Viruses. 2021. V. 13. P. 270. https://doi.org/10.3390/v13020270
  35. Chang H., Lim J., Ha M., Kim V.N. // Mol. Cell. 2014. V. 53. P. 1044–1052. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2014.02.007
  36. Li B., Zhang X., Dong Y. // WIREs Nanomed. Nanobiotechnol. 2019. V. 11. P. e1530. https://doi.org/10.1002/wnan.1530
  37. Jalkanen A.L., Coleman S.J., Wilusz J. // Semin. Cell Dev. Biol. 2014. V. 34. P. 24–32. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2014.05.018
  38. Newbury S.F. // Biochem. Soc. Trans. 2006. V. 34. P. 30–34. https://doi.org/10.1042/bst20060030
  39. Klausner R.D., Rouault T.A., Harford J.B. // Cell. 1993. V. 72. P. 19–25. https://doi.org/10.1016/0092-8674(93)90046-S
  40. Linares-Fernández S., Moreno J., Lambert E. // Mol. Ther. Nucleic Acids. 2021. V. 26. P. 945–956. https://doi.org/10.1016/j.omtn.2021.10.007
  41. Al-Saif M., Khabar K.S.A. // Mol. Ther. 2012. V. 20. P. 954–959. https://doi.org/10.1038/mt.2012.29
  42. Mauro V.P., Chappell S.A. // Trends Mol. Med. 2014. V. 20. P. 604–613. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2014.09.003
  43. Spencer P.S., Siller E., Anderson J.F., Barral J.M. // J. Mol. Biol. 2012. V. 422. P. 328–335. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2012.06.010
  44. Xia X. // Vaccines. 2021. V. 9. P. 734. https://doi.org/10.3390/vaccines9070734
  45. Yamamoto A., Kormann M., Rosenecker J., Rudolph C. // Eur. J. Pharm. Biopharm. 2009. V. 71. P. 484–489. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2008.09.016
  46. Mu X., Greenwald E., Ahmad S., Hur S. // Nucleic Acids Res. 2018. V. 46. P. 5239–5249. https://doi.org/10.1093/nar/gky177
  47. Rauch S., Roth N., Schwendt K., Fotin-Mleczek M., Mueller S.O., Petsch B. // Vaccines. 2021. V. 6. P. 1–9. https://doi.org/10.1038/s41541-021-00311-w
  48. Gebre M.S., Rauch S., Roth N., Yu J., Chandrashekar A., Mercado N.B., He X., Liu J., McMahan K., Martinot A., Martinez D.R., Giffin V., Hope D., Patel S., Sellers D., Sanborn O., Barrett J., Liu X., Cole A.C., Pessaint L., Valentin D., Flinchbaugh Z., Yalley-Ogunro J., Muench J., Brown R., Cook A., Teow E., Andersen H., Lewis M.G., Boon A.C.M., Baric R.S., Mueller S.O., Petsch B., Barouch D.H. // Nature. 2022. V. 601. P. 410–414. https://doi.org/10.1038/s41586-021-04231-6
  49. CureVac. RNA – Revolution für das Leben. https://www.curevac.com/en/2021/06/16/curevac-provides-update-on-phase-2b-3-trial-of-first-generation-covid-19-vaccine-candidate-cvncov/
  50. Kariko K., Muramatsu H., Ludwig J., Weissman D. // Nucleic Acids Res. 2011. V. 39. P. e142. https://doi.org/10.1093/nar/gkr695
  51. Baiersdörfer M., Boros G., Muramatsu H., Mahiny A., Vlatkovic I., Sahin U., Karikó K. // Mol. Ther. Nucleic Acids. 2019. V. 15. P. 26–35. https://doi.org/10.1016/j.omtn.2019.02.018
  52. Li S., Ma Z. // Curr. Gene Ther. 2001. V. 1. P. 201–226. https://doi.org/10.2174/1566523013348814
  53. Guan S., Rosenecker J. // Gene Ther. 2017. V. 24. P. 133–143. https://doi.org/10.1038/gt.2017.5
  54. Reichmuth A.M., Oberli M.A., Jaklenec A., Langer R., Blankschtein D. // Ther. Deliv. 2016. V. 7. P. 319–334. https://doi.org/10.4155/tde-2016-0006
  55. Bahl K., Senn J.J., Yuzhakov O., Bulychev A., Brito L.A., Hassett K.J., Laska M.E., Smith M., Almarsson Ö., Thompson J., Ribeiro A., Watson M., Zaks T., Ciaramella G. // Mol. Ther. 2017. V. 25. P. 1316–1327. https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2017.03.035
  56. Varkouhi A.K., Scholte M., Storm G., Haisma H.J. // J. Control. Release. 2011. V. 151. P. 220–228. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2010.11.004
  57. Gilleron J., Querbes W., Zeigerer A., Borodovsky A., Marsico G., Schubert U., Manygoats K., Seifert S., Andree C., Stöter M., Epstein-Barash H., Zhang L., Koteliansky V., Fitzgerald K., Fava E., Bickle M., Kalaidzidis Y., Akinc A., Maier M., Zerial M. // Nat. Biotechnol. 2013. V. 31. P. 638–646. https://doi.org/10.1038/nbt.2612
  58. Li M., Li Y., Li S., Jia L., Wang H., Li M., Deng J., Zhu A., Ma L., Li W., Yu P., Zhu T. // Eur. J. Med. Chem. 2022. V. 227. P. 113910. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2021.113910
  59. Schoenmaker L., Witzigmann D., Kulkarni J.A., Verbeked R., Kerstenae G., Jiskootae W., Crommelin D.J.A. // Int. J. Pharm. 2021. V. 601. P. 120586. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2021.120586
  60. Chen G.L., Li X.F., Dai X.H., Li N., Cheng M.L., Huang Z. // The Lancet Microbe. 2022. V. 3. P. E193–E202. https://doi.org/10.1016/S2666-5247(21)00280-9
  61. Pardi N., Tuyishime S., Muramatsu H., Kariko K., Mui B.L., Tam Y.K., Madden T.D., Hope M.J., Weissman D. // J. Control. Release. 2015. V. 217. P. 345–351. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2015.08.007
  62. Yi Xue H., Guo P., Wen W.-C., Lun Wong H. // Curr. Pharm. Des. 2015. V. 21. P. 3140–3147. https://doi.org/10.2174/1381612821666150531164540
  63. Sedic M., Senn J.J., Lynn A., Laska M., Smith M., Platz S.J., Bolen J., Hoge S., Bulychev A., Jacquinet E., Bartlett V., Smith P.F. // Vet. Pathol. 2018. V. 55. P. 341–354. https://doi.org/10.1177/0300985817738095
  64. Hou X., Zaks T., Langer R., Dong Y. // Nat. Rev. Mater. 2021. V. 6. P. 1078–1094. https://doi.org/10.1038/s41578-021-00358-0
  65. Zhuang X., Qi Y., Wang M., Yu N., Nan F., Zhang H., Tian M., Li C., Lu H., Jin N. // Vaccines. 2020. V. 8. P. 123. https://doi.org/10.3390/vaccines8010123
  66. Chang H.I., Yeh M.K. // Int. J. Nanomed. 2012. V. 7. P. 49. https://doi.org/10.2147/IJN.S26766
  67. Ball R.L., Bajaj P., Whitehead K.A. // Int. J. Nanomed. 2017. V. 12. P. 305. https://doi.org/10.2147/IJN.S123062
  68. Dong Y., Dorkin J.R., Wang W., Chang P.H., Webber M.J., Tang B.C., Yang J., Abutbul-Ionita I., Danino D., DeRosa F., Heartlein M., Langer R., Anderson D.G. // Nano Lett. 2016. V. 16. P. 842–848. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b02428
  69. Kowalski P.S., Palmiero U.C., Huang Y., Rudra A., Langer R., Anderson D.G. // Adv. Mater. 2018. V. 30. P. 1801151. https://doi.org/10.1002/adma.201801151
  70. Mohammed M.A., Syeda J.T.M., Wasan K.M., Wasan E.K. // Pharmaceutics. 2017. V. 9. P. 53. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics9040053
  71. Moura L.I.F., Malfanti A., Peres C., Matos A.I., Guegain E., Sainz V., Zloh M., Vicent M.J., Florindo H.F. // Mater. Horiz. 2019. V. 6. P. 1956–1973. https://doi.org/10.1039/c9mh00628a
  72. Chauhan A.S. // Molecules. 2018. V. 23. P. 938. https://doi.org/10.3390/molecules23040938
  73. Islam M.A., Xu Y., Tao W., Ubellacker J.M., Lim M. // Nat. Biomed. Eng. 2018. V. 2. P. 850–864. https://doi.org/10.1038/s41551-018-0284-0
  74. Borgoyakova M.B., Karpenko L.I., Rudometov A.P., Volosnikova E.A., Merkuleva I.A., Starostina E.V., Zadorozhny A.M., Isaeva A.A., Nesmeyanova V.S., Shanshin D.V., Baranov K.O., Volkova N.V., Zaitsev B.N., Orlova L.A., Zaykovskaya A.V., Pyankov O.V., Danilen-ko E.D., Bazhan S.I., Shcherbakov D.N., Taranin A.V., Ilyichev A.A. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 2188. https://doi.org/10.3390/ijms23042188
  75. Lebedev L.R., Karpenko L.I., Poryvaeva V.A., Azaev M.S., Ryabchikova E.I., Gileva I.P., Ilyichev A.A. // Mol. Biol. 2000. V. 34. P. 413–417. https://doi.org/10.1007/BF02759674
  76. Karpenko L.I., Bazhan S.I., Bogryantseva M.P., Ryndyuk N.N., Ginko Z.I., Kuzubov V.I., Lebedev L.R., Kaplina O.N., Reguzova A.Yu., Ryzhikov A.B., Usova S.V., Oreshkova S.F., Nechaeva E.A., Danilenko E.D., Ilyichev A.A. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2016. V. 42. P. 170–182. https://doi.org/10.1134/S1068162016020060
  77. Singh D.V., Singh R., Sodhi S.P.S. // Vet. Res. Commun. 2005. V. 29. P. 421–430. https://doi.org/10.1007/s11259-005-1434-x
  78. Perepelytsya S., Uličný J., Laaksonen A., Mocci F. // Nucleic Acids Res. 2019. V. 47. P. 6084–6097. https://doi.org/10.1093/nar/gkz434
  79. Lightfoot H.L., Hall J. // Nucleic Acids Res. 2014. V. 42. P. 11275–11290. https://doi.org/10.1093/nar/gku837
  80. Karpenko L.I., Rudometov A.P., Sharabrin S.V., Shcherbakov D.N., Borgoyakova M.B., Bazhan S.I., Volosnikova E.A., Rudometova N.B., Orlova L.A., Pyshnaya I.A., Zaitsev B.N., Volkova N.V., Azaev M.Sh., Zaykovskaya A.V., Pyankov O.V., Ilyichev A.A. // Vaccines. 2021. V. 9. P. 76. https://doi.org/10.3390/vaccines9020076
  81. Ponsaerts P., Der Sar S.V., Van Tendeloo V.F.I., Jorens P.G., Berneman Z.N., Singh P.B. // Cloning Stem Cells. 2004. V. 6. P. 211–216. https://doi.org/10.1089/clo.2004.6.211
  82. Campillo-Davo D., De Laere M., Roex G., Versteven M., Flumens D., Berneman Z.N., Van Tendeloo V.F.I., Anguille S., Lion E. // Pharmaceutics. 2021. V. 13. P. 396. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13030396

© В.Р. Литвинова, А.П. Рудомётов, Л.И. Карпенко, А.А. Ильичёв, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах