Платформа мРНК-вакцин: особенности получения и доставки мРНК
- Авторы: Литвинова В.Р.1, Рудомётов А.П.1, Карпенко Л.И.1, Ильичёв А.А.1
-
Учреждения:
- ФБУН Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии “Вектор” Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
- Выпуск: Том 49, № 2 (2023)
- Страницы: 134-152
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0132-3423/article/view/145874
- DOI: https://doi.org/10.31857/S013234232302015X
- EDN: https://elibrary.ru/PGBVWC
- ID: 145874
Цитировать
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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Kariko K., Kuo A., Barnathan E.S. // Gene Ther. 1999. V. 6. P. 1092–1100. https://doi.org/10.1038/sj.gt.3300930
- 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
- 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
- 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
- Moderna. Product Pipeline. https://www.modernatx.com/pipeline
- Dolgin E. // Nature. 2021. V. 597. P. 318–324. https://doi.org/10.1038/d41586-021-02483-w
- 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
- 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
- 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
- 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
- Mu Z., Haynes B.F., Cain D.W. // Vaccines. 2021. V. 9. P. 134. https://doi.org/10.3390/vaccines9020134
- 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
- Lundstrom K. // Viruses. 2021. V. 13. P. 317. https://doi.org/10.3390/v13020317
- 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
- Ghosh S., Brown A.M., Jenkins C., Campbell K. // Appl. Biosaf. 2020. V. 25. P. 7–18. https://doi.org/10.1177/1535676019899502
- Youn H., Chung J.K. // Expert Opin. Biol. Ther. 2015. V. 15. P. 1337–1348. https://doi.org/10.1517/14712598.2015.1057563
- Ogino T., Green T.J. // Viruses. 2019. V. 11. P. 504. https://doi.org/10.3390/v11060504
- Ramanathan A., Robb G.B., Chan S.H. // Nucleic Acids Res. 2016. V. 44. P. 7511–7526. https://doi.org/10.1093/nar/gkw551
- 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
- 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
- Pasquinelli A.E., Dahlberg J.E., Lund E. // RNA. 1995. V. 1. P. 957–967.
- Stepinski J., Wandell C., Stolarski R., Darzynkiewicz E., Rhoads R.E. // RNA. 2001. V. 7. P. 1486–1495. https://doi.org/undefined
- 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
- 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
- Pascolo S. // Viruses. 2021. V. 13. P. 270. https://doi.org/10.3390/v13020270
- 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
- Li B., Zhang X., Dong Y. // WIREs Nanomed. Nanobiotechnol. 2019. V. 11. P. e1530. https://doi.org/10.1002/wnan.1530
- 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
- Newbury S.F. // Biochem. Soc. Trans. 2006. V. 34. P. 30–34. https://doi.org/10.1042/bst20060030
- 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
- 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
- Al-Saif M., Khabar K.S.A. // Mol. Ther. 2012. V. 20. P. 954–959. https://doi.org/10.1038/mt.2012.29
- 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
- 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
- Xia X. // Vaccines. 2021. V. 9. P. 734. https://doi.org/10.3390/vaccines9070734
- 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
- Mu X., Greenwald E., Ahmad S., Hur S. // Nucleic Acids Res. 2018. V. 46. P. 5239–5249. https://doi.org/10.1093/nar/gky177
- 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
- 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
- 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/
- Kariko K., Muramatsu H., Ludwig J., Weissman D. // Nucleic Acids Res. 2011. V. 39. P. e142. https://doi.org/10.1093/nar/gkr695
- 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
- Li S., Ma Z. // Curr. Gene Ther. 2001. V. 1. P. 201–226. https://doi.org/10.2174/1566523013348814
- Guan S., Rosenecker J. // Gene Ther. 2017. V. 24. P. 133–143. https://doi.org/10.1038/gt.2017.5
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Chang H.I., Yeh M.K. // Int. J. Nanomed. 2012. V. 7. P. 49. https://doi.org/10.2147/IJN.S26766
- Ball R.L., Bajaj P., Whitehead K.A. // Int. J. Nanomed. 2017. V. 12. P. 305. https://doi.org/10.2147/IJN.S123062
- 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
- 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
- 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
- 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
- Chauhan A.S. // Molecules. 2018. V. 23. P. 938. https://doi.org/10.3390/molecules23040938
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Perepelytsya S., Uličný J., Laaksonen A., Mocci F. // Nucleic Acids Res. 2019. V. 47. P. 6084–6097. https://doi.org/10.1093/nar/gkz434
- Lightfoot H.L., Hall J. // Nucleic Acids Res. 2014. V. 42. P. 11275–11290. https://doi.org/10.1093/nar/gku837
- 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
- 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
- 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
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)