Вакцины на основе матричной РНК, также известные как мРНК-вакцины, стали массово появляться на рынке с самого начала 2020-х годов, в разгар пандемии коронавируса. В кратчайшие сроки из экспериментальной технологии они превратились в гибкую и безопасную платформу для борьбы с самыми разными болезнями. Препараты нового поколения отличаются от классических тем, что вместо введения в организм ослабленного вируса или определенной части болезнетворной бактерии они доставляют в клетки матричные рибонуклеиновые кислоты с генетическим кодом. Благодаря этому организм получает возможность самостоятельно синтезировать антигены, что приводит к комплексному иммунному ответу — активации клеточного иммунитета и выработке защитных антител.
Если отвечать на поставленный вопрос коротко, мРНК-вакцина работает как временная молекулярная «инструкция». Проникая в цитоплазму клетки, она взаимодействует с рибосомными и транспортными РНК. В результате там начинается массовое воспроизводство чужеродных белков, на которых и обучается наша иммунная система. Если же углубиться в тему немного подробнее, весь процесс работы вакцины на основе матричной РНК можно разделить на четыре ключевых этапа:
- Доставка «инструкции». Сама по себе молекула мРНК очень хрупкая, и если она попадёт в организм в чистом виде, то будет моментально разрушена ферментами. Поэтому её помещают в специальную защитную оболочку в виде липидной наночастицы — крошечной жировой капли. Жировая оболочка взаимодействует с клеточной мембраной и доставляет РНК внутрь клетки, а затем разрушается, открывая доступ к «инструкции».
- Синтез белка-мишени. В цитоплазме клетки, то есть её внутренней гелеобразной среде, матричная РНК начинает взаимодействовать с рибосомами — структурными компонентами, которые ежесекундно собирают белки для нужд организма. Рибосома идентифицирует мРНК из вакцины как «родную», считывает её генетическую информацию и начинает собирать из аминокислот белок, характерный для патогена. Например, в случае с противовирусными вакцинами роль мишени может играть шиповидный S-белок, способный цепляться за клетки, но абсолютно безопасный без инфекционной части вируса.
- Иммунный ответ. Вскоре после синтеза белок-мишень приобретает сложную трёхмерную структуру и становится похож на вирусный шип. В таком виде он транспортируется к мембране и встраивается в неё, частично выходя за пределы клетки. В этот момент запускаются два параллельных процесса. Проходящие рядом B-лимфоциты распознают чужеродные белки, связываются с ними напрямую, начинают делиться и массово вырабатывать антитела. В то же время некоторые белки-мишени расщепляются на фрагменты. Их распознают T-лимфоциты и уничтожают клетки, которые воспринимаются как заражённые. Для организма этот процесс безопасен, так как временная потеря небольшого количества клеток в месте укола не сказывается на здоровье, но иммунная система получает генетический «паспорт» настоящего патогена.
- Уничтожение мРНК. Синтез чужеродных белков не продолжается бесконтрольно, так как в клетке запускается заложенный природой жёсткий механизм уничтожения мРНК. При каждом взаимодействии с рибосомой их молекулы немного укорачиваются и в результате становятся беззащитны перед ферментами рибонуклеазами, которые разрезают мРНК на отдельные звенья-нуклеотиды. Важно отметить, что «рабочее пространство» мРНК из вакцины строго ограниченно цитоплазмой клетки. Вакцина не может попасть в клеточное ядро и никаким образом не взаимодействует с молекулами ДНК, в которых «записан» генетический код.
Автор текста Иван Стефанов
Изображение: Magnific
