Vaksin mRNA: Jenis, Biologi, dan Kemajuan Terbaru
Konsep pengembangan vaksin mRNA cukup sederhana. Setelah antigen pilihan dari target patogen diidentifikasi, gen tersebut disekuensing, disintesis, dan diklon ke dalam plasmid templat DNA. mRNA ditranskripsi secara in vitro, dan vaksin dikirim ke subjek. Vaksin mRNA menggunakan host cell machinery untuk translasi mRNA in vivo ke dalam antigen yang sesuai, dengan demikian meniru infeksi virus untuk memperoleh respons imun humoral dan seluler yang kuat. Lokasi seluler akhir antigen ditentukan oleh peptida sinyal dan domain transmembran. Ini dapat menjadi intrinsik dengan urutan protein alami atau direkayasa untuk mengarahkan protein ke kompartemen seluler yang diinginkan. Oleh karena itu, antigen dapat diekspresikan sebagai protein intraseluler, disekresikan, atau terikat membran. Yang penting, mengingat sifatnya yang sepenuhnya sintetik, hampir semua urutan dapat dirancang secara in silico, disintesis, dikirim sebagai vaksin mRNA, dan diuji secara in vivo pada model hewan. Misalnya, menandai sekuens antigen dengan sekuens penargetan ke kompartemen kelas II major histocompatibility complex (MHC), dengan sinyal perdagangan MHC kelas I, atau dengan epitop sel T CD4 penolong imunodominan dapat memperkuat efisiensi penyajian antigen dan meningkatkan respons imun seluler. Array sekuen antigen juga dapat dirancang dan diuji dengan cepat untuk menghasilkan vaksin dengan leader sequences yang efisien, penggunaan kodon yang optimal, peningkatan kapasitas netralisasi, atau pengurangan reaktivitas silang yang tidak diinginkan, seperti yang baru-baru ini ditunjukkan oleh vaksin Zika mRNA yang dikembangkan oleh Richner et al.
Karena kemampuan sistem bawaan host’s
untuk merasakan dan menanggapi sekuen RNA asal virus (ditinjau dalam Chen et
al. dan Vabret et al.), vaksin mRNA menginduksi tanggapan bawaan yang kuat,
termasuk produksi kemokin dan sitokin seperti interleukin-12 (IL-12) dan tumor
necrosis factor (TNF) di tempat suntikan. Ini adalah faktor penting untuk
keberhasilan induksi respon adaptif yang efektif terhadap antigen yang
dikodekan. Saat ini, dua bentuk vaksin mRNA telah telah dikembangkan: mRNA
konvensional yang mengkode antigen yang diinginkan yang diapit oleh 5′ dan 3′
UTR, dan self-amplifying mRNA yang berasal dari genom virus RNA untai positif.
Self-amplifying mRNA mengkode tidak hanya antigen tetapi juga mesin replikasi
virus yang diperlukan untuk amplifikasi RNA intraseluler yang mengarah ke
tingkat ekspresi antigen yang tinggi (Gambar). Atribut unik dari setiap
teknologi mRNA, serta hambatan yang perlu diatasi untuk kemajuan, dirangkum
dalam Tabel.
Gambar 1 Representasi Skema Vaksin mRNA dan Mekanisme Ekspresi Antigen.
mRNA konvensional membawa urutan pengkodean antigen of interest (GOI) yang diapit oleh 5′ dan 3′ UTR, struktur cap terminal 5′, dan 3′ poly(A) tail. Setelah dikirim ke dalam sel dan dilepaskan dari endosom ke dalam sitoplasma, mRNA segera ditranslasikan. MRNA yang menggandakan diri sering kali diturunkan dari genom virus positive-sense single-stranded RNA, seperti alphavirus. Ini mengkodekan antigen yang diinginkan dan protein nonstruktural virus (nsPs) yang diperlukan untuk amplifikasi RNA intraseluler dan ekspresi antigen tingkat tinggi. Self-amplifying mRNA dapat mengarahkan self-amplification untuk menghasilkan intermediet RNA dan banyak salinan mRNA subgenomik pengkode antigen, menghasilkan tingkat tinggi dari antigen yang dikodekan. Baik vaksin mRNA konvensional maupun vaksin mRNA self-amplifying memerlukan sistem pengiriman untuk pengambilan sel, biasanya dengan endositosis, yang diikuti dengan pelepasan muatan mRNA dari endosom ke dalam sitosol, di mana translasi dan pemrosesan protein untuk presentasi MHC terjadi. Setelah disampaikan dalam sel, mRNA segera dirasakan oleh pattern recognition receptors (PRRs) di endosom dan di sitoplasma. PRR seperti reseptor seperti Toll TLR3, TLR7, dan TLR8 dilokalisasi di endosom, dan sensor sitosol seperti RIG-I, MDA5, PKR, dan OAS juga mengenali RNA untai ganda dan untai tunggal di sitoplasma. GOI, gen yang diminati; MHC, major histocompatibility complex; nsPs, protein nonstruktural.
No comments