DNAおよびmRNAワクチン

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Martina Feichterは、インスブルックの選択科目の薬局で生物学を学び、薬用植物の世界にも没頭しました。そこから、今日まで彼女を魅了している他の医学的トピックまでそう遠くはありませんでした。彼女はハンブルクのアクセルシュプリンガーアカデミーでジャーナリストとして訓練を受け、2007年からhouseofgoldhealthproductsで働いています。最初は編集者として、2012年からはフリーランスのライターとして働いています。

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DNAおよびmRNAワクチンは、新世代のワクチンであり、よく知られている生ワクチンおよび不活化ワクチンとはまったく異なる方法で機能します。それがどのように見えるか、そしてDNAおよびmRNAワクチンがそれらにもたらす利点と潜在的なリスクをここで見つけてください！

mRNAおよびDNAワクチンとは何ですか？

いわゆるmRNAワクチン（略してRNAワクチン）とDNAワクチンは、遺伝子ベースのワクチンの新しいクラスに属しています。それらは数年間集中的に研究され、テストされてきました。コロナパンデミックをきっかけに、mRNAワクチンが初めてヒトの免疫化に承認されました。それらの作用原理は、以前の有効成分のそれとは異なります。

古典的な生ワクチンと不活化ワクチンは、弱体化または不活化または不活化された病原体またはそれらの一部を体内にもたらします。免疫系は、抗原として知られているこれらの異物に対して特異的な抗体を形成することによって反応します。次に、ワクチン接種を受けた人は、問題の病原体に対する免疫を発達させます。

新しい遺伝子ベースのワクチン（DNAワクチンとmRNAワクチン）は異なります。病原体抗原の遺伝的青写真を人間の細胞に密輸するだけです。次に、細胞はこれらの指示を使用して抗原自体を組み立て、特定の免疫応答を引き起こします。要するに、遺伝子ベースのワクチンでは、複雑なワクチン生産の一部である抗原の抽出が、実験室からヒト細胞に移されます。

DNAおよびmRNAワクチンに加えて、遺伝子ベースのワクチンには、いわゆるベクターワクチンも含まれます。

DNAとmRNAとは何ですか？

略語DNAはデオキシリボ核酸の略です。それは人間を含むほとんどの生物の遺伝情報のキャリアです。 DNAは、ロープのはしごのように、ペアで配置された4つのビルディングブロック（ベースと呼ばれる）の二本鎖です。塩基対の配置は青写真のコードであり、それに基づいて何千ものタンパク質が生成されます。それらは全身の構造と機能の基礎です。

特定のタンパク質を生成するために、細胞は最初に特定の酵素（ポリメラーゼ）を使用して、一本鎖mRNA（メッセンジャーリボ核酸）の形で対応するアセンブリ命令（遺伝子）を含むDNAセグメントの「コピー」を作成します。このプロセスは転写と呼ばれます。 mRNAは核を離れ、細胞質（細胞質）で読み取られます。問題のタンパク質は、これらの組み立て手順に基づいて組み立てられます。遺伝子の青写真からタンパク質へのこの「翻訳」は、翻訳と呼ばれます。

DNAおよびmRNAワクチンはどのように機能しますか？

DNAワクチンには、病原体の抗原のDNAブループリント（遺伝子）が含まれています。 mRNAワクチンの場合、この抗原の青写真はすでにmRNAの形で入手可能です。そして、これはDNAまたはmRNAワクチンを使用した免疫化がどのように機能するかです：

mRNAワクチン

mRNAはワクチン中に「裸」で存在する可能性があります。ただし、パッケージ化されていないmRNAは非常に敏感で壊れやすいものです。特にワクチンが筋肉に注射された場合、体はそれらを素早く分解します。したがって、mRNAは、例えば特別なタンパク質分子によって少なくとも安定化されます。

ただし、通常、病原体抗原のmRNAブループリントはパッケージに含まれています。一方では、これは壊れやすいmRNAを保護し、他方では、体細胞への外来遺伝物質の吸収を促進します。パッケージは、たとえば、脂質ナノ粒子、または略してLNP（脂質=脂肪）で構成できます。外来mRNAもリポソームにパッケージされている場合があります。これらは、脂質二重層に囲まれた水相を内部に持つ小さな小胞です。この殻は化学的に細胞膜に似ています。

外来mRNAが細胞に取り込まれた後、細胞質で直接「読み取られ」ます。次に、細胞は対応する病原体タンパク質（抗原）を生成し、これを自身の細胞表面に提示します。次に、免疫システムは外来構造を認識し、免疫応答を開始します。とりわけ、体は現在、適切な抗体を産生しています。これにより、「実際の」感染が発生した場合に、体が病原体自体に迅速に反応することができます。次に、ワクチン接種されたメッセンジャーRNAは比較的迅速に再び分解されます。

DNAワクチン

病原体抗原のDNA設計図は、通常、増殖できないプラスミドに最初に組み込まれます。プラスミドは、細菌に通常見られる小さな環状DNA分子です。

プラスミドは、抗原の青写真とともに体細胞に浸透します。一部のDNAワクチンでは、これはエレクトロポレーションによってサポートされています。穿刺部位では、短い電気パルスを使用して細胞膜の透過性を短時間増加させ、外来DNAなどのより大きな分子がより簡単に通過できるようにします。

次に、DNA抗原の青写真が細胞核内のmRNAに転写されます。これは核を離れ、細胞質内の対応する抗原に翻訳されます。多くの場合、それは病原体の表面タンパク質です。次に、セルのシェルに組み込まれます。細胞表面にあるこの外来タンパク質は、最終的には現場の免疫系を呼びます。それは特定の防御反応を引き起こします。その後、ワクチン接種を受けた人が実際の病原体に感染した場合、体はより速くそれと戦うことができます。

ワクチンはリスクを軽減しますか？

一部の人々の主な懸念は、mRNAおよびDNAワクチンがヒトゲノムを損傷または変更する可能性があることです。しかし、これまでのところ、これの証拠はありません。予防接種が癌などの病気を引き起こす可能性があるという証拠もありません。

mRNAワクチンはヒトゲノムを変えることができますか？

mRNAワクチンがヒトゲノムを損傷または変化させる可能性はほとんどありません。これにはいくつかの理由があります。

>> mRNAは細胞核に入りません：一方で、細胞に密輸された外来mRNAとヒトDNAは異なる場所に存在します-mRNAは細胞血漿に残りますが、ヒトDNAは細胞内にあります核。これは、膜によって細胞から分離されています。細胞核からのmRNAが細胞血漿に入る核膜孔があるのは事実です。ただし、これは一方向にのみ実行される複雑なプロセスです。戻る方法はありません。

>> mRNAをDNAに組み込むことはできません：一方、mRNAとDNAは異なる化学構造を持っています。したがって、mRNAをヒトゲノムに組み込むことはできません。これを行うには、最初にDNAで書き直す必要があります。このステップには、特定のウイルス（レトロウイルス）から長い間知られているが、しばらくの間知られているように、ヒト細胞でも発生する特別な酵素が必要です。では、ワクチンとして投与されたmRNAをDNAに変換し、ヒトゲノムに組み込むことができるのではないでしょうか。

まず、レトロウイルスの酵素について考えてみましょう。これらのタイプのウイルス（エイズ病原体HIVも含む）には、逆転写酵素とインテグラーゼという酵素があります。彼らの助けを借りて、ウイルスは彼らのRNAゲノムをDNAに転写し、それを感染したヒト細胞のDNAゲノムに組み込むことができます。

理論的には、次のことが考えられます。そのようなRNAウイルス（HIVなど）に感染した人がたまたま体細胞にワクチンmRNAとウイルスを持っている場合、細胞内に存在する多くのヒトmRNA断片の中のウイルス酵素いつでも、ワクチンとして導入されたmRNAを「釣り上げ」、それをDNAに転写します。

これが発生するためには、とにかく可能性は非常に低いですが、別の要因が必要になります：mRNAのDNAへの転写には、RNAウイルス自体がもたらす遺伝的開始配列（「プライマー」と呼ばれる）が必要です。ただし、このプライマーは、ウイルス自体のRNAゲノムのみがDNAに転写され、細胞内に存在する他のmRNAは転写されないように設計されています。また、mRNAワクチン自体には「プライマー」は含まれていません。

したがって、ワクチンのmRNAがこのようにDNAに転写され、ヒトゲノムに組み込まれることは事実上不可能です。

RNAをDNAに転写できるヒト酵素を見ると、同じ結論に達することができます。冒頭で述べたように、細胞はポリメラーゼ酵素を使用してDNAをmRNAに変換し、細胞血漿でのタンパク質合成のテンプレートとして機能します。 。ただし、ポリメラーゼには他のタスクもあります。細胞分裂の前に、人間のDNAゲノムを複製して、作成された各娘細胞が完全な遺伝情報のセットを受け取るようにします。ポリメラーゼはDNA損傷を修復することもできます。

長い間、ポリメラーゼはDNAをmRNAに、DNAをDNAにしか書き換えることができないと考えられていました。しかし、現在では、一部のポリメラーゼがRNAをDNAに転写できることも知られています（レトロウイルスの逆転写酵素など）。とりわけ、いわゆるポリメラーゼシータにはこの能力があります。この酵素の仕事は、DNA損傷を修復することです。たとえば、DNAセグメントの2本の鎖の1つで断片が欠落している場合、ポリメラーゼシータはDNAの相補的な2番目の一本鎖を使用して欠落している断片を再構築できます（つまり、DNA-DNA翻訳）。

最近発見されたように、この酵素はRNAをテンプレートとして使用し、それをDNAに翻訳することもできます。これは、DNAをコピーするよりもさらに効率的で、エラーも少なくなります。ポリメラーゼシータは、DNA損傷を修復するためのテンプレートとしてmRNA転写物を使用することを好む場合もあります。

では、酵素はワクチンとして投与されたmRNAをDNAに転写することもできるのでしょうか？専門家の観点からは、これはありそうになく、ウイルス酵素逆転写酵素がこれを行うことができないのと同じ理由で、必要な遺伝子開始配列（「プライマー」）が欠落しています。

DNAワクチンはヒトゲノムを変えることができますか？

いわゆるDNAワクチンとは状況が多少異なります。構造はヒトDNAの構造に対応しています。しかし、専門家は、それらが実際に誤ってヒトゲノムに組み込まれる可能性は非常に低いと考えています。獣医学ですでに承認されているDNAワクチンの長年の実験と経験は、これの証拠を提供していません。

mRNAおよびDNAワクチンは自己免疫疾患を引き起こす可能性がありますか？

ここでの危険性は、古典的な生ワクチンと不活化ワクチンよりも高くはないようです。どんな形のワクチン接種も免疫系に活性化効果をもたらします。非常にまれなケースですが、これは実際に自己免疫反応を引き起こす可能性があります。豚インフルエンザの予防接種後、約1,600人が後にナルコレプシーを発症しました。何百万ものワクチンの接種量を考慮すると、リスクはごくわずかであるように思われます。さらに、ウイルス性疾患はそれ自体が自己免疫疾患につながる可能性があります。

mRNAおよびDNAワクチンは生殖細胞系列に損傷を与える可能性がありますか？

いいえ。現在の知識によれば、ワクチン接種の有効成分は卵細胞や精子に到達しません。

DNAおよびmRNAワクチンの利点

製薬業界がDNAおよびmRNAワクチンの開発に何年にもわたって多くの労力とお金を費やしてきたという事実は、とりわけ、それらが従来よりもはるかに安価に、そしてとりわけはるかに速く製造できるという事実によるものです。生ワクチンと不活化ワクチン。後者の場合、まず病原体を骨の折れる方法で大量に培養し、次にそれらの抗原を取得する必要があります。

DNAやmRNAワクチンなどの遺伝子ベースのワクチンの場合、ワクチン接種を受ける人が抗原自体を産生する責任があります。ワクチン接種として投与される遺伝子抗原の青写真は、十分な量で比較的迅速かつ容易に作成でき、病原体が遺伝子組み換え（変異）されている場合は迅速に適応できます。

別の利点は、移された外来遺伝物質が永久に体内に残らないことです。それは体によって分解されるか、細胞が自然に分解されると消えます。したがって、外来抗原は短時間しか産生されません。ただし、この期間は免疫応答には十分です。

DNAワクチンとmRNAワクチンを互いに比較すると、後者にはいくつかの利点があります。ヒトゲノムへの偶発的な取り込みは、DNAワクチンよりもさらに少ない可能性があります。さらに、強力なエンハンサー（アジュバント）は通常、効果的な免疫応答を引き起こすようにDNAワクチンに追加する必要があります。

DNAおよびmRNAワクチン：現在の研究

科学者たちは、DNAおよびmRNAワクチンの開発を数年または数十年にわたって研究してきました。コロナウイルスのパンデミックの一環として、責任ある当局（EUではこれは欧州医薬品庁EMA）が最終的にヒトでの使用に初めてmRNAワクチンを承認しました。

BioNTech / PfizerおよびModernaからすでに入手可能なワクチンに加えて、他のmRNAベースのワクチンもテストされています。いくつかのプロジェクトは、コロナに対するDNAワクチンに再び焦点を合わせています。

しかし、DNAおよびmRNAワクチンだけがSars-CoV-2に対する潜在的なワクチン候補のリストに含まれているわけではありません。科学者や製薬会社は、従来の生ワクチンや不活化ワクチンだけでなく、ベクターワクチンにも取り組んでいます。また、私たちの記事「コロナウイルスワクチン接種」であなたが知る必要があるすべてを見つけることができます。

さらに、製薬会社は現在、インフルエンザ、エイズ、B型肝炎、C型肝炎、子宮頸がん（通常はHPVウイルスの感染によって引き起こされる）を含む約20の異なる病気に対するDNAワクチンに取り組んでいます。これには、治療用ワクチン候補、すなわち、すでに病気の人（例えば、癌患者）に投与できるものも含まれます。

インフルエンザ、狂犬病、ジカウイルスなどのさまざまなmRNAワクチンも集中的に取り組んでいます。

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