Aşı Teknolojisinde Yeni Umutlar: mRNA Aşıları

Abstract

The major disadvantages of traditional virus vaccines are time constraints in development and difficulties in large-scale production. Therefore, there is a need to develop stronger and more versatile vaccine platforms. mRNA vaccines constitute a promising alternative to traditional vaccine approaches due to their high potential, rapid development capacity, low cost production and safe administration potential. Stability and translation of mRNA are crucial for a successful RNA vaccine. It is critical to determine mRNA purity, stability, and protein yield during the translation process. Therefore, engineering the RNA sequence, such as modification of the 5’ cap structure, extension of the poly (A) tail, editing nucleotide sequences in non-coding (UTR) and coding (ORF) regions, or incorporating modified nucleotides into the structure, makes synthetic mRNA more translatable. Two classes of non-replicating and self-amplifying mRNA are used as vaccines. While non-replicating mRNA only encodes protein antigens of interest, self-amplifying mRNA also encodes proteins required for RNA replication. The transfer and formulation of mRNA vaccines to cells is crucial for determining the kinetics of antigen expression, protein amount, and strength of immune response. In order to achieve this success, mRNA vaccines are given to cells in various formats such as lipid nanoparticles, polymers, peptides, and naked mRNA to develop the most effective transfer material. Recent technological advances have eliminated the low efficiency in in vivo transfer and translation and have made this vaccine platform widespread in preclinical and clinical trials against various infectious diseases and cancers. Over the past decade, major technological innovations have made mRNA a promising therapeutic tool in the fields of vaccine development and protein replacement therapy. Nowadays, antigens, neutralizing antibodies and proteins with immunostimulating activity have become coded by mRNA vaccines. Although many mRNA vaccines appear to be effective in preclinical and clinical studies, there are still some issues to be improved in terms of transfer efficiency, targeting to specific cell types, and the reliability of transfer devices. In this review, the latest developments and current challenges in the optimization, formulation and transfer of mRNA vaccines to cells with future development perspectives have been reviewed.

Özet

Geleneksel virüs aşılarının en büyük dezavantajı, geliştirilmesindeki zaman kısıtlılığı ve geniş ölçekli üretimindeki güçlüklerdir. Bu nedenle, daha güçlü ve çok yönlü aşı platformlarının geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. mRNA aşıları; yüksek potansiyeli, hızlı geliştirme kapasitesi, düşük maliyetli üretim ve güvenli uygulama potansiyeli nedeniyle geleneksel aşı yaklaşımlarına ümit verici bir alternatif oluşturmaktadır. Başarılı bir RNA aşısı için mRNA’nın kararlılığı ve translasyonu çok önemlidir. Translasyon sürecinde mRNA saflığını, stabilitesini ve protein verimini belirlemek kritiktir. Bu nedenle, 5’ başlık yapısının modifikasyonu, poli (A) kuyruğunun uzatılması, amino asit kodlamayan (UTR) ve kodlayan (ORF) bölgelerdeki nükleotit dizilerinin düzenlenmesi veya modifiye edilmiş nükleotitlerin yapıya dahil edilmesi gibi RNA dizisinin mühendisliği, sentetik mRNA’yı her zamankinden daha fazla çevrilebilir hale getirmiştir. Aşı olarak, replike olmayan ve kendi kendine çoğalan iki mRNA sınıfı kullanılmaktadır. Replike olmayan mRNA, yalnızca ilgili protein antijenlerini kodlarken, kendi kendine çoğalan mRNA, RNA replikasyonu için gereken proteinleri de kodlar. mRNA aşılarının hücrelere transferi ve formülasyonu, antijen ekspresyonunun kinetiğini, protein miktarını ve bağışıklık cevabının gücünü belirlemek için çok önemlidir. Bu başarıyı sağlayabilmek için mRNA aşıları; hücrelere, lipit nanopartiküller, polimerler, peptitler, çıplak mRNA gibi çeşitli formatlarda verilerek en etkili transfer materyali geliştirilmeye çalışılmaktadır. Son teknolojik gelişmeler, in vivo transferde ve translasyondaki düşük verimliliği gidermiş ve bu aşı platformunun çeşitli bulaşıcı hastalıklara ve kanserlere karşı klinik öncesi ve klinik denemelerde yaygınlaşmasını sağlamıştır. Geçtiğimiz on yılda, büyük teknolojik yenilikler mRNA’nın aşı geliştirme ve protein replasman tedavisi alanlarında umut verici bir terapötik araç haline gelmesini sağlamıştır. Günümüzde, mRNA aşıları tarafından antijenler, nötralize edici antikorlar ve bağışıklık sistemini uyarıcı aktiviteye sahip proteinler kodlanır hale gelmiştir. Pek çok mRNA aşısının pre-klinik ve klinik çalışmalarda etkili olduğu görülse de transfer verimliliği, özgül hücre tiplerine hadefleme ve transfer araçlarının güvenirliliği konularında hala geliştirilmesi gereken noktaları bulunmaktadır. Bu derlemede, gelecekteki gelişim perspektifleri ile mRNA aşılarının optimizasyonu, formülasyonu ve hücrelere transferindeki son gelişmeler ve mevcut zorluklar gözden geçirilmektedir.