MRNA – funkcja, rodzaje i szczepionka

MRNA (ang. messenger RNA) to rodzaj kwasu rybonukleinowego (RNA). Każde własne mRNA organizmu jest kopią określonego fragmentu materiału genetycznego.

Kwasy rybonukleinowe (RNA, ang. ribonucleic acid) to organiczne związki chemiczne z grupy kwasów nukleinowych, które są zbudowane z rybonukleotydów połączonych wiązaniami fosfodiestrowymi. Z chemicznego punktu widzenia to polimery kondensacyjne rybonukleotydów. Wśród kwasów rybonukleinowych wyróżnia się nie tylko mRNA, ale i:

• rybosomalny RNA (rRNA),
• transferowy RNA (tRNA),
• heterogenny jądrowy RNA (hnRNA lub pre-mRNA),
• antysensowy RNA albo interferencyjny RNA (siRNA i miRNA),
• mały cytoplazmatyczny RNA (scRNA),
• mały jądrowy RNA (snRNA),
• mały jąderkowy RNA (snoRNA).

RNA są obecne w jądrach komórkowych i cytoplazmie, często wchodzą w skład nukleoprotein. Ich struktura czy funkcja zależy od sekwencji nukleotydów, z których zbudowana jest dana cząsteczka. Tak, jak wszystkie rodzaje RNA, mRNA powstaje na matrycy DNA podczas transkrypcji. Wyróżnia się kilka rodzajów mRNA. To:

• pre-mRNA (hnRNA),
• monocistronowe mRNA,
• bicistronowe mRNA,
• policistronowe mRNA.

Zarówno istotę, jak i rolę mRNA doskonale opisują inne stosowane nazwy, takie jak: informacyjny RNA, matrycowy RNA czy przekaźnikowy RNA. Rolą mRNA jest bowiem przenoszenie informacji genetycznej o sekwencji poszczególnych polipeptydów z genów (z DNA w jądrze komórki) do aparatu translacyjnego (cytoplazmy komórki). W tym miejscu mechanizm wytwarzania białek odczytuje sekwencję mRNA i tłumaczy informacje przechowywane w DNA genomu (genetyczna instrukcja obsługi syntezy białek) na tymczasowe szablony, których komórki używają do produkcji określonych białek.

MRNA, jako przekaźnik pośredniczący, stanowi ważny mechanizm bezpieczeństwa w komórce. Zapobiega przejmowaniu kontroli w celu wytworzenia obcych białek. Co ważne, z defektami przetwarzania pre-mRNA w mRNA wiąże się kilkaset chorób.

Postęp technologiczny w biologii, chemii i systemach dostarczania RNA w ostatniej dekadzie umożliwił produkcję szczepionki mRNA. To produkt syntetyczny niosący informację o tym, jak zbudować białko wirusowe. Co istotne, nie jest do tego wymagana praca z wirusem, a jedynie informacja genetyczna jego antygenu. Stosowanie szczepionek mRNA zostało zatwierdzone przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) w marcu 2016 r.

Szczepionka mRNA jest uważana za bezpieczną, ponieważ wprowadzone mRNA jest szybko metabolizowane i nie integruje się z DNA biorcy (zastosowane mRNA w szczepionce jest niszczone przez komórkę, tak samo jak każdy inny mRNA).

Co istotne, szczepionka tego typu nie zawiera żadnych aktywnych biologicznie wirusów ani zakaźnych cząstek wirusa i nie może wywołać infekcji. Preparat zawiera wyłącznie kopię planu wytwarzania niezakaźnego białka otoczki wirusa. Własne mRNA organizmu i mRNA syntetyczne powstają w różnych miejscach, jednak dzięki przenoszonym informacjom każde z nich umożliwia skonstruowanie białka.

Pierwszą szczepionką mRNA wykazującą skuteczność u ludzi była szczepionka przeciwko wirusowi Chikungunya produkowana przez firmę Moderna Therapeutics. Technologia mRNA jest również wykorzystywana w produkcji szczepionek przeciw koronawirusowi SARS-CoV-2 (zawiera mRNA, tzn. wytworzoną sztucznie kopię fragmentu kodu genetycznego wirusa SARS-CoV-2) oraz w pracach nad szczepionkami przeciwnowotworowymi i w działaniach terapeutycznych.

Jak działa szczepionka mRNA?

Celem każdej szczepionki jest przygotowanie organizmu do rozpoznawania i zwalczania patogenów poprzez wytwarzanie przeciwciał i aktywację komórek odpornościowych.

Czym szczepionki mRNA różnią się od tradycyjnych szczepionek? Konwencjonalne szczepionki wprowadzają do organizmu osłabione, martwe lub niezakaźne części wirusa lub bakterii.

Szczepionki mRNA dostarczają organizmowi instrukcje na temat wytwarzania własnych białek wirusowych lub bakteryjnych, na które reaguje układ odpornościowy. Wyniki badań sugerują, że tego typu szczepionki wywołują określone pozytywne efekty w obronie przeciw infekcji także wywołanej niespokrewnionym patogenem.