mRNA technology as one of the promising platforms for the SARS-CoV-2 vaccine development

Ильичев А. А.; Орлова Л. А.; Шарабрин С. В.; Карпенко Л. И.

Статья

Технология мРНК как одна из перспективных платформ для разработки вакцины против SARS-CoV-2

Ильичев А. А.,

Орлова Л. А.,

Шарабрин С. В.,

Карпенко Л. И.,

2020

https://doi.org/10.18699/VJ20.676

После того как была опубликована последовательность генома SARS-CoV-2 (Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2), а количество заболевших стало стремительно возрастать, многие глобальные компании начали разработку вакцины от данного вируса. Для создания вакцины задействованы практически все известные на данный момент способы – это вакцины на основе инактивированного вируса, мРНК и ДНК, вирусных векторов, синтетических пептидов и рекомбинантных белков, произведенных в клетках насекомых и млекопитающих. В обзоре рассматривается одна из перспективных вакцинных платформ, созданная на основе матричной РНК (мРНК). До недавнего времени мРНК-вакцинация не рассматривалась с практической точки зрения в силу высокой чувствительности к нуклеазной деградации и, как следствие, нестабильности препаратов на основе мРНК. Последние технологические достижения в значительной степени преодолели проблемы низкой иммуногенности, нестабильности и трудности доставки РНК-вакцин. Важно отметить, что мРНК-вакцины способны эффективно активизировать оба звена иммунитета – как Т-клеточный, так и гуморальный ответы. Существенным преимуществом мРНК-вакцин является быстрое недорогое масштабируемое и однотипное производство, обеспечивающее высокие выходы желаемого продукта в условиях in vitro. После синтеза и процедуры очистки технологически значительно проще добиться получения препарата мРНК инъекционной чистоты. Таким образом, производство мРНК путем транскрипции in vitro предпочтительнее в сравнении с производством ДНК-вакцин, так как в действительности является химическим процессом без использования клеток. По сравнению с производством вакцин на основе инактивированного вируса или рекомбинантного белка мРНК-технологии позволяют гораздо быстрее пройти все этапы разработки. Этот параметр имеет первостепенное значение для создания препаратов против вирусных патогенов, основной проблемой борьбы с которыми является временной разрыв между эпидемией и разработкой вакцины. В данном обзоре мы обсуждаем работы, связанные с разработкой вакцины против коронавирусов, включая SARS-CoV-2, с акцентом на технологии мРНК.

Цитирование

Список литературы

1. Capasso P.U., Kaczmarek J.C., Fenton O.S., Anderson D.G. Poly(betaamino ester)-co-poly(caprolactone) Terpolymers as Nonviral Vectors for mRNA Delivery In Vitro and In Vivo. Adv. Healthc. Mater. 2018;7(14):e1800249. DOI 10.1002/adhm.201800249.

2. de Wit E., Feldmann F., Cronin J., Jordan R., Okumura A., Thomas T., Scott D., Cihlar T., Feldmann H. Prophylactic and therapeutic remdesivir (GS-5734) treatment in the rhesus macaque model of MERSCoV infection. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020;117(12):6771-6776. DOI 10.1073/pnas.1922083117.

3. Draft landscape of COVID-19 candidate vaccines. World Health Organization. 2020. Available at: https://www.who.int/who-documentsdetail/draft-landscape-of-covid-19-candidate-vaccines.

4. Gómez-Aguado I., Rodríguez-Castejón J., Vicente-Pascual M., Rodríguez-Gascón A., Solinís M.A., Del Pozo-Rodríguez A. Nanomedicines to Deliver mRNA: State of the Art and Future Perspectives. Nanomaterials (Basel ). 2020;10(2):364. DOI 10.3390/nano10020364.

5. Guan S., Rosenecker J. Nanotechnologies in delivery of mRNA therapeutics using nonviral vector-based delivery systems. Gene Therapy. 2017;24(3):133-143. DOI 10.1038/gt.2017.5.

6. He Y., Li J., Heck S. Lustigman S., Jiang S. Antigenic and immunogenic characterization of recombinant baculovirus-expressed severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein: Implication for vaccine design. J. Virol. 2006;80:5757-5767. DOI 10.1128/JVI.00083-06.

7. Houseley J., Tollervey D. The Many Pathways of RNA Degradation. Cell. 2009;136(4):763-776. DOI 10.1016/j.cell.2009.01.019.

8. Iavarone C., O’hagan D.T., Yu D., Delahaye N.F., Ulmer J.B. Mechanism of action of mRNA-based vaccines. Expert Rev. Vaccines. 2017;16(9):871-881. DOI 10.1080/14760584.2017.1355245.

9. Kauffman K.J., Webber M.J., Anderson D.G. Materials for non-viral intracellular delivery of messenger RNA therapeutics. J. Control. Release. 2016;240:227-234. DOI 10.1016/j.jconrel.2015.12.032.

10. Kim J.H., Kang M., Park E, Chung D.R., Kim J., Hwang E.S. A Simple and Multiplex Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP) Assay for Rapid Detection of SARS-CoV. Biochip J. 2019;13(4): 341-351. DOI 10.1007/s13206-019-3404-3.

11. Kowalski P.S., Rudra A., Miao L., Anderson D.G. Delivering the Messenger: Advances in Technologies for Therapeutic mRNA Delivery. Mol. Ther. 2019;27(4):710-728. DOI 10.1016/j.ymthe.2019.02.012.

12. Liu M.A. A comparison of plasmid DNA and mRNA as vaccine technologies. Vaccines. 2019;7(2):37. DOI 10.3390/vaccines7020037.

13. Ng O.-W., Chia A., Tan A.T., Jadi R.S., Leong H.N., Bertoletti A., Tan Y.-J. Memory T cell responses targeting the SARS coronavirus persist up to 11 years post-infection. Vaccine. 2016;34(17):2008-2014. DOI 10.1016/j.vaccine.2016.02.063.

14. Pardi N., Hogan M.J., Porter F.W., Weissman D. mRNA vaccines – a new era in vaccinology. Nat. Rev. Drug Discov. 2018;17(4):261-279. DOI 10.1038/nrd.2017.243.

15. Pardi N., Hogan M.J., Weissman D. Recent advances in mRNA vaccine technology. Curr. Opin. Immunol. 2020;65:14-20. DOI 10.1016/j.coi.2020.01.008.

16. Rauch S., Jasny E., Schmidt K.E., Petsch B. New vaccine technologies to combat outbreak situations. Front. Immunol. 2018;9:1963. DOI 10.3389/fimmu.2018.01963.

17. Schwendener R.A. Liposomes as vaccine delivery systems: A review of the recent advances. Ther. Adv. Vaccines. 2014;2(6):159-182. DOI 10.1177/2051013614541440.

18. Sebastian M., Papachristofilou A., Weiss C., Früh M., Cathomas R., Hilbe W., Wehler T., Rippin G., Koch S.D., Scheel B., Fotin-Mleczek M., Heidenreich R., Kallen K.-J., Gnad-Vogt U., Zippelius A. Phase Ib study evaluating a self-adjuvanted mRNA cancer vaccine (RNActive®) combined with local radiation as consolidation and maintenance treatment for patients with stage IV non-small cell lung cancer. BMC Cancer. 2014;14:748. DOI 10.1186/1471-2407-14-748.

19. Tang F., Quan Y., Xin Z.T., Wrammert J., Ma M.-J., Lv H., Wang T.-B., Yang H., Richardus H.J., Liu W., Cao W.-Ch. Lack of peripheral memory B cell responses in recovered patients with severe acute respiratory syndrome: A six-year follow-up study. J. Immunol. 2011; 86(12):7264-7268. DOI 10.4049/jimmunol.0903490.

20. Wadhwa A., Aljabbari A., Lokras A., Foged C., Thakur A. Opportunities and challenges in the delivery of mRNA-based vaccines. Pharmaceutics. 2020;12(2):102. DOI 10.3390/pharmaceutics12020102. Yang Z.Y., Kong W.P., Huang Y., Roberts A., Murphy B.R, Subbarao K., Nabel G.J. A DNA vaccine induces SARS coronavirus neutralization and protective immunity in mice. Nature. 2004;428(6982):561-564. DOI 10.1038/nature02463.

21. Zhang C., Maruggi G., Shan H., Li J. Advances in mRNA vaccines for infectious diseases. Front. Immunol. 2019;10:594. DOI 10.3389/fimmu.2019.00594.

22. Zhou P., Yang X.-L., Wang X.-G., Hu B., Zhang L., Zhang W., Si H.- R, Zhu Y., Li B., Huang C.-L., Chen H.-D., Chen J., Luo Y., Guo H., Jiang R.-D., Liu M.-Q., Chen Y., Shen X.-R., Wang X., Zheng X.- S., Zhao K., Chen Q.-J., Deng F., Liu L.-Li., Yan B., Zhan F.-X., Wang Y.-Y., Xiao G.-F., Shi Z.-L. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020;579(7798):270-273. DOI 10.1038/s41586-020-2012-.

23. Zhou Y., Jiang S., Du L. Prospects for a MERS-CoV spike vaccine. Expert Rev. Vaccines. 2018;17(8):677-686. DOI 10.1080/14760584.2018.1506702.

Источник

Версии

1. Version of Record от 2020-12-05

Метаданные

Об авторах

Ильичев А. А.
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора
Орлова Л. А.
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора
Шарабрин С. В.
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора
Карпенко Л. И.
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора

Предметная рубрика

COVID-19

Название журнала

Vavilov Journal of Genetics and Breeding

Страницы

802-807

Тип документа

journal article

Тип лицензии Creative Commons

CC BY

Правовой статус документа

Свободная лицензия

Источник

elpub

Поиск по репозиторию

Статья

Технология мРНК как одна из перспективных платформ для разработки вакцины против SARS-CoV-2

Похожие публикации

Источник

Версии

Метаданные