חיסון mRNA

שעתוק mRNA [[במבחנה, הפעלת חסינות מולדת ונרכשת.]]
חיסון mRNA הוא חיסון המשתמש בעותק של מולקולה הנקראת RNA שליח (mRNA) כדי לייצר תגובה חיסונית. החיסון מספק מולקולות של mRNA שמקודד לאנטיגן לתאי מערכת החיסון, המשתמשים ב-mRNA המעוצב כשרטוט לבניית חלבון זר שבדרך כלל מיוצר על ידי פתוגן (כגון נגיף) או על ידי תא סרטני. מולקולות חלבון אלו מעוררות תגובה חיסונית נרכשת המלמדת את הגוף לזהות ולהרוס את הפתוגן או התאים הסרטניים התואמים. ה-mRNA מוכנס על ידי נוסחה משותפת של RNA מוקף בננו-חלקיקים שומניים מוצקים המגנים על גדילי ה-RNA ומסייעים לספיגתם בתאים.<ref name="Kowalski"></ref>
סרטון המראה כיצד פועל חיסון mRNA
ריאקטוגניות, הנטייה של חיסון לייצר תגובות שליליות, דומה לזו של חיסונים רגילים שאינם RNA. לאנשים הרגישים לתגובה אוטואימונית עשויה להיות תגובה שלילית לחיסוני RNA שליח. היתרונות של חיסוני mRNA על פני חיסונים מסורתיים הם קלות התכנון, מהירות ועלות הייצור הנמוכה יותר, השראת חסינות הומורלית וגם חסינות תאית וחוסר אינטראקציה עם ה־DNA הגנומי. לחלק מחיסוני RNA שליח, כמו חיסון Pfizer–BioNTech COVID-19, יש החיסרון של צורך באחסון אולטרה-קר לפני ההפצה, אך חיסוני mRNA אחרים, כגון חיסוני Moderna, CureVac ו-Walvax COVID-19, אינם דורשים זאת.<ref></ref><ref></ref>

בטיפולי RNA, חיסוני RNA שליח משכו עניין רב כמו חיסוני COVID-19. בדצמבר 2020, פייזר-BioNTech ומודרנה קיבלו אישור לחיסוני COVID-19 מבוססי mRNA. ב-2 בדצמבר, סוכנות הפיקוח על תרופות ומוצרי בריאות בבריטניה (MHRA) הפכה לרגולטור התרופות הראשון שאישר חיסון mRNA, ואישר את החיסון Pfizer-BioNTech לשימוש נרחב.<ref name="DHS PR2"></ref><ref name="guar22"></ref><ref name="mhra-auth"></ref> ב-11 בדצמבר, מינהל המזון והתרופות האמריקני (FDA) הוציא אישור לשימוש חירום לחיסון Pfizer-BioNTech<ref name="FDA PR 20201212"></ref><ref></ref> ושבוע לאחר מכן אישר באופן דומה את חיסון Moderna.<ref name="FDA1"></ref><ref></ref> פרס נובל לפיזיולוגיה או רפואה לשנת 2023 הוענק לקטלין קריקו ודרו וייסמן על פיתוח חיסוני mRNA יעילים נגד COVID-19.<ref></ref><ref></ref><ref></ref>

== היסטוריה ==
=== מחקר מוקדם ===
ציר זמן של תגליות מפתח והתקדמות בפיתוח טכנולוגיית תרופות מבוססות mRNA
ההעברה המוצלחת הראשונה של mRNA מעוצב ארוז בתוך ננו -חלקיק ליפוזומלי לתוך תא פורסמה בשנת 1989.<ref></ref><ref name=":02"></ref> mRNA "עירום" (או לא מוגן) מתוצרת מעבדה הוזרק שנה לאחר מכן לשריר של עכברים.<ref name="Mouse2"></ref> מחקרים אלו היו ההוכחה הראשונה לכך ש-mRNA שמשועתק במבחנה עם גן נבחר יכול לספק את המידע הגנטי לייצור חלבון רצוי בתוך רקמת תא חי והובילו להצעת הרעיון של חיסוני RNA שליח.<ref></ref><ref></ref><ref>Patent: [https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO1990011092&tab=PCTBIBLIO WO1990011092] ; Inventors: Philip L. Felgner, Jon Asher Wolff, Gary H. Rhodes, Robert Wallace Malone, Dennis A. Carson; Assignees: Vical Inc., Wisconsin Alumni Research Foundation; Title: "[https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO1990011092&tab=PCTDESCRIPTION Expression of Exogenous Polynucleotide Sequences in a Vertebrate] "; (Quote: "The present invention relates to introduction of naked DNA and RNA sequences into a vertebrate to achieve controlled expression of a polypeptide. It is useful in gene therapy, vaccination, and any therapeutic situation in which a polypeptide should be administered to cells in vivo"; Example 8: mRNA vaccination of mice to produce the gpl20 protein of HIV virus); Priority date: 21 March 1989; Publication date: 4 October 1990.</ref>

ב-1993 הוכח ש-mRNA מכוסה בליפוזום ומקודד לאנטיגן ויראלי ממריץ תאי T בעכברים.<ref name=":4"></ref><ref></ref> בשנה שלאחר מכן פותח mRNA מגביר עצמי על ידי הכללת אנטיגן ויראלי וגם גן המקודד רפליקאז.<ref name=":4" /><ref></ref> השיטה שימשה בעכברים כדי לעורר גם תגובה חיסונית תאית וגם תגובה חיסונית הומורלית נגד פתוגן ויראלי.<ref name=":4" /> בשנה שלאחר מכן הוכח כי mRNA המקודד לאנטיגן גידולי מעורר תגובה חיסונית דומה נגד תאי סרטן בעכברים.<ref></ref><ref></ref>

=== התפתחות ===
הניסוי הקליני הראשון בבני אדם באמצעות תאים דנדריטים מחוץ לגוף, ex vivo, שהועברו עם mRNA המקודדים אנטיגנים גידוליים (חיסון mRNA טיפולי לסרטן) החל בשנת 2001.<ref name=":12"></ref><ref></ref> ארבע שנים מאוחר יותר, דווח על שימוש מוצלח בנוקלאוזידים שעברו שינוי כשיטה להובלת mRNA בתוך תאים מבלי להפעיל את מערכת ההגנה של הגוף.<ref name=":12" /><ref></ref> תוצאות ניסויים קליניים של חיסון mRNA המוזרק ישירות לגוף נגד תאים סרטניים דווחו בשנת 2008.<ref name=":6"></ref><ref></ref>

BioNTech ב-2008, ומודרנה ב-2010, נוסדו כדי לפתח טכנולוגיות ביו-mRNA.<ref></ref><ref name="STAT12"></ref> סוכנות המחקר האמריקאית DARPA השיקה בשלב זה את תוכנית מחקר הביוטכנולוגיה ADEPT לפיתוח טכנולוגיות מתפתחות עבור צבא ארצות הברית.<ref name="Sonne2"></ref><ref name="Usdin2"></ref> הסוכנות זיהתה את הפוטנציאל של טכנולוגיית חומצות גרעין להגנה מפני מגפות והחלה להשקיע בתחום.<ref name="Sonne2" /> מענקי DARPA נתפסו כהצבעת אמון ועודדו סוכנויות ממשלתיות אחרות ומשקיעים פרטיים להשקיע בטכנולוגיית mRNA.<ref name="Usdin2" /> DARPA העניק 25 מיליון דולר למודרנה.<ref></ref>

הניסויים הקליניים הראשונים בבני אדם באמצעות חיסון mRNA נגד גורם זיהומי (כלבת) החלו בשנת 2013.<ref></ref><ref></ref> במהלך השנים הבאות, החלו ניסויים קליניים של חיסוני mRNA למספר וירוסים אחרים. חיסוני mRNA לשימוש אנושי נחקרו עבור גורמים זיהומיים כגון שפעת,<ref></ref> וירוס זיקה, ציטומגלווירוס, וירוס צ'יקונגוניה.<ref></ref><ref name="CDC2"></ref>

במרץ 2022 הודיעה מודרנה על פיתוח חיסוני mRNA ל-15 מחלות: וירוס צ'יקונגוניה, COVID-19, קדחת דימום קרים-קונגו, קדחת דנגי, אבולה, HIV, מלריה, מחלת וירוס מרבורג, קדחת לסה, וירוס קורונה הגורם לתסמונת נשימתית במזרח התיכון (MERS-CoV), מחלות ניפה ו-henipavirus, קדחת השבר הסורי-אפריקני, חום חמור עם תסמונת טרומבוציטופניה, שחפת וזיקה.<ref></ref><ref></ref>

=== תאוצה ===
מגפת COVID-19 וריצוף של הנגיף המחולל SARS-CoV-2 בתחילת 2020, הובילו לפיתוח מהיר של חיסוני ה-mRNA הראשונים שאושרו.<ref></ref><ref></ref> BioNTech ומודרנה קיבלו בדצמבר אותה שנה אישור לחיסוני COVID-19 מבוססי mRNA. ב-2 בדצמבר, שבעה ימים לאחר הניסוי האחרון שנמשך שמונה שבועות, הפכה סוכנות הפיקוח לתרופות ומוצרי בריאות בבריטניה (MHRA) לרגולטור התרופות העולמי הראשון שאישר חיסון mRNA, והעניק אישור חירום ל-BNT162b2 COVID-19 של פייזר-BioNTech. חיסון לשימוש נרחב.<ref name="BBC72"></ref> ב-11 בדצמבר, ה-FDA נתן אישור לשימוש חירום לחיסון Pfizer-BioNTech COVID-19 ושבוע לאחר מכן אישור דומה לחיסון Moderna COVID-19.<ref name="FDA22"></ref> נמשך פיתוח של חיסוני mRNA אחרים.

== מנגנון ==
המחשה של מנגנון הפעולה של חיסון RNA שליח
המטרה של חיסון היא לעורר את מערכת החיסון המסתגלת ליצור נוגדנים המכוונים בדיוק לאותו פתוגן מסוים. הסמנים על הפתוגן שהנוגדנים מכוונים אליהם נקראים אנטיגנים.

חיסונים מסורתיים מעוררים תגובת נוגדנים על ידי הזרקה לגוף של אנטיגנים, וירוס מוחלש, וירוס מומת, או וקטור ויראלי המקודד לאנטיגן רקומביננטי (וירוס נשא לא מזיק עם טרנסגן אנטיגן). אנטיגנים ווירוסים אלה מוכנים וגדלים מחוץ לגוף.

לעומת זאת, בחיסוני mRNA מכניסים לאדם המתחסן קטע קצר מועד<ref name="NatRevMat"></ref> שנוצר באופן סינתטי של רצף ה-RNA של נגיף כלשהו. שברי mRNA אלה נקלטים על ידי תאים דנדריטים באמצעות פגוציטוסיס.<ref></ref> התאים הדנדריטים משתמשים בריבוזומים כדי לקרוא את ה-mRNA ולייצר את האנטיגנים הנגיפיים שה-mRNA מקודד. הגוף מפרק את שברי ה-mRNA תוך מספר ימים מההחדרה.<ref></ref> תאים לא חיסוניים יכולים לספוג mRNA של חיסון, לייצר אנטיגנים ולהציג את האנטיגנים על פני השטח שלהם, אך תאים דנדריטים סופגים את כדוריות ה-mRNA הרבה יותר בקלות.<ref></ref> שברי ה-mRNA עוברים שעתוק בציטופלזמה ואינם משפיעים על ה-DNA הגנומי של הגוף, הממוקם בנפרד בגרעין התא.<ref name=":0"></ref>

ברגע שהאנטיגנים הנגיפיים מיוצרים על ידי התא המארח, קורים תהליכי מערכת החיסון הנרכשת. אנטיגנים מתפרקים על ידי פרוטאזומים. לאחר מכן מולקולות MHC Class I ו-Class II נצמדות לאנטיגן ומעבירות אותו אל הממברנה התאית, וכך "מופעל" התא הדנדריטי. לאחר ההפעלה, תאים דנדריטים נודדים לקשרי לימפה, שם הם מציגים את האנטיגן לתאי T ותאי B.<ref></ref> תהליך זה מפעיל ייצור נוגדנים המכוונים ספציפית לאנטיגן, וכתוצאה מכך לחסינות.

== mRNA ==
רכיבי mRNA חשובים לביטוי רצף האנטיגן
המרכיב המרכזי של חיסון mRNA הוא מבנה ה-mRNA שלו.<ref name=":2"></ref> ה-mRNA המשועתק במבחנה נוצר מ-DNA פלסמיד מהונדס, בעל מקדם RNA פולימראז ורצף התואם למבנה ה-mRNA. על ידי שילוב T7 phage RNA פולימראז ו-DNA פלסמיד, ניתן לשעתק את ה-mRNA במעבדה. יעילות החיסון תלויה ביציבות ובמבנה של ה-mRNA המתוכנן.

ל-mRNA המתועתק במבחנה יש אותם מרכיבים מבניים כמו ל-mRNA טבעי בתאים איקריוטיים. יש לו Cap '5, אזור 5' - לא משועתק (UTR) ו-3'-UTR, מסגרת קריאה פתוחה (ORF), המקודדת את האנטיגן הרלוונטי, וזנב 3'-poly(A). על ידי שינוי מרכיבים אלה של ה-mRNA הסינתטי, ניתן לשפר את היציבות ויכולת התרגום של ה-mRNA, וכך לשפר את יעילות החיסון.

ניתן לשפר את ה-mRNA על ידי שימוש באנלוגים סינתטיים של 5'-cap אשר משפרים את היציבות ומגבירים את תרגום החלבון. באופן דומה, ניתן לשנות אלמנטים רגולטוריים באזור ה-5'-לא-מתורגם ובאזור ה-3'-לא-מתורגם, ולבצע אופטימיזציה של אורך זנב ה-poly(A), כדי לייצב את ה-mRNA ולהגביר את ייצור החלבון. ניתן לשנות את נוקלאוטידי ה-mRNA כדי להפחית את ההפעלה של מערכת החיסון המולדת וגם להגדיל את זמן מחצית החיים של ה-mRNA בתא המארח. רצף חומצות הגרעין והשימוש בקודונים משפיעים על תרגום החלבון. העשרת הרצף בתכולת גואנין-ציטוזין משפרת את יציבות ה-mRNA ואת זמן מחצית החיים, וכך את ייצור החלבון. החלפת קודונים נדירים בקודונים נרדפים המשמשים לעיתים קרובות את התא המארח משפרת גם היא את ייצור החלבון.

== העברה ==
שיטות העברה עיקריות ומולקולות נשא עבור חיסוני mRNA
כדי שחיסון יצליח, מספיק mRNA חייב להיכנס לציטופלזמה של התא המארח כדי לעורר ייצור של האנטיגנים הספציפיים. אולם כניסה של מולקולות mRNA מתמודדת עם מספר קשיים. לא רק מולקולות mRNA גדולות מכדי לחצות את קרום התא על ידי דיפוזיה פשוטה, הן גם טעונות שלילי כמו קרום התא, מה שגורם לדחייה אלקטרוסטטית הדדית. בנוסף, mRNA מתכלה בקלות על ידי RNase בעור ובדם.

פותחו שיטות שונות כדי להתגבר על מכשולים אלו. ניתן לסווג את שיטת מתן החיסון לפי העברת mRNA לתאים - האם היא מתרחשת בתוך (in vivo) האורגניזם או מחוץ לו (ex vivo).

=== Ex vivo ===
תאים דנדריטים מציגים אנטיגנים על פני השטח שלהם, מה שמוביל לאינטראקציות עם תאי T כדי ליזום תגובה חיסונית. ניתן לאסוף תאים דנדריטים ממטופלים ולתכנת אותם עם ה-mRNA הרצוי, ואז לתת בחזרה לחולים כדי ליצור תגובה חיסונית.<ref></ref>

הדרך הפשוטה ביותר שבה תאים דנדריטים ex vivo קולטים מולקולות mRNA היא באמצעות אנדוציטוזה, מסלול די לא יעיל במעבדה שניתן לשפר משמעותית באמצעות אלקטרופורציה.

=== In vivo ===
מאז הגילוי כי מתן ישיר של mRNA משועתק במבחנה מוביל לביטוי של אנטיגנים בגוף, נחקרו גישות in vivo. הן מציעות כמה יתרונות על פני שיטות ex vivo, במיוחד על ידי הימנעות מהעלות של קציר והתאמת תאים דנדריטים מחולים ועל ידי חיקוי זיהום רגיל.

מסלולי הזרקה שונים, כגון לתוך העור, הדם או השרירים, מביאים לרמות שונות של ספיגת mRNA, מה שהופך את בחירת הנתיב להיבט קריטי של הכנסת mRNA בפורמט של in vivo. מחקר אחד הראה, בהשוואת מסלולים שונים, שהזרקה לקשרי לימפה מובילה לתגובה הגדולה ביותר של תאי T.<ref></ref>

==== הזרקת mRNA עירום ====
הזרקת mRNA עירום פירושה שמתן החיסון נעשה רק בתמיסת חיץ.<ref name="IAC"></ref> אופן קליטת mRNA זה ידוע מאז שנות ה-90. המחקרים הקליניים הראשונים השתמשו בהזרקות תוך עוריות של mRNA עירום לשם חיסון.<ref></ref><ref></ref> נעשה שימוש במגוון שיטות למתן mRNA עירום, כגון זריקות תת-עוריות, תוך ורידיות ותוך גידוליות. העברת mRNA עירומה גורמת לתגובה חיסונית, אך ההשפעה חלשה יחסית, ולאחר הזרקה ה-mRNA לרוב מתכלה במהירות.

==== וקטורים של פולימרים ופפטידים ====
ניתן לערבב פולימרים קטיוניים (ביון חיובי, קַטְיוֹן, יש יותר פרוטונים מאלקטרונים) עם mRNA כדי ליצור ציפויים מגנים הנקראים פוליפלקסים. אלה מגנים על ה-mRNA הרקומביננטי מפני האנזימים שהם ריבונוקלאזות ומסייעים לחדירתו לתאים. פרוטמין הוא פפטיד קטיוני טבעי והוא שימש לעטוף mRNA לחיסון.<ref></ref><ref name=":7"></ref>

==== וקטור ננו-חלקיקי ליפידי ====
הרכבה של ננו-חלקיק ליפיד RNA
ה-FDA אישר את השימוש בננו-חלקיקים שומניים מוצקים כמערכת למתן תרופות ב-2018, כאשר הסוכנות אישרה את תרופת ה־SiRNA הראשונה, Onpattro.<ref name="Stat4"></ref> כינוס מולקולת ה-mRNA בננו-חלקיקים שומניים מוצקים היו פריצת דרך קריטית לייצור חיסוני mRNA בר-קיימא, ופתרו מספר מחסומים טכניים מרכזיים בהעברת מולקולת ה-mRNA לתא המארח.<ref name="Stat4" /><ref></ref> מחקר בשימוש בשומנים להעברת siRNA לתאים הפך לבסיס למחקר דומה בשימוש בשומנים להעברת mRNA.<ref name="Cross"></ref> עם זאת, היה צורך להמציא שומנים חדשים כדי ליצור כמוסות של גדילי mRNA, שהם הרבה יותר ארוכים מגדילי siRNA.<ref name="Cross" />

הליפיד מספק שכבת הגנה מפני התפוררות, המאפשר פלט שעתוק חזק יותר. בנוסף, ההתאמה האישית של השכבה החיצונית של הליפיד מאפשרת מיקוד של סוגי תאים רצויים באמצעות אינטראקציות ליגנד. עם זאת, מחקרים רבים הדגישו גם את הקושי לחקור סוג זה של העברה, והוכיחו כי קיים חוסר עקביות בין יישומים in vivo ו-in vitro של ננו-חלקיקים בהכנסה לתא.<ref></ref> ניתן להכניס את הננו-חלקיקים לגוף ולהעביר אותם בדרכים מרובות, כגון בעירוי תוך ורידי או דרך מערכת הלימפה.

בעיה אחת עם ננו-חלקיקי שומנים היא שכמה מפריצות הדרך המובילות לשימוש מעשי בטכנולוגיה זו כרוכות בשימוש במיקרו-נוזלים. קשה להגדיל תאי תגובה מיקרו-נוזליים, מכיוון שכל המטרה של מיקרופלואידיקה היא לנצל את ההתנהגויות בקנה מידה קטן של נוזלים. הדרך היחידה לעקוף את המכשול הזה היא להפעיל מספר רב של תאי תגובה מיקרופלואידיים במקביל, משימה חדשה הדורשת ציוד בנוי בהתאמה אישית.<ref name="Lowe"></ref><ref name="King"></ref> עבור חיסוני mRNA COVID-19, זה היה צוואר הבקבוק העיקרי בייצור. פייזר השתמשה בגישה מקבילה כזו כדי לפתור את בעיית קנה המידה. לאחר שמצאה כי לא ניתן להגדיל את ההזרקה באופן ישיר,<ref name="Sealy"></ref> פייזר ייצרה כ-100 מהמזרקים הקטנים (כל אחד בערך בגודל של מטבע של חצי דולר אמריקאי), חיברה אותם במשאבות ומסננים ב"מבוך של צנרת,"<ref name="Hopkins"></ref> והקימה מערכת מחשב לוויסות זרימה ולחץ דרכם.<ref name="Sealy" />

בעיה נוספת בשימוש בקנה מידה גדול בשיטת הכנסה זו, היא הזמינות של השומנים החדשים המשמשים ליצירת ננו-חלקיקים שומניים, במיוחד שומנים קטיוניים הניתנים למינון. לפני 2020, שומנים כאלה יוצרו בכמויות קטנות שנמדדו בגרמים או קילוגרמים, ושימשו למחקר רפואי ולקומץ תרופות למצבים נדירים. כאשר הבטיחות והיעילות של חיסוני mRNA התבררו בשנת 2020, החברות הבודדות שהצליחו לייצר את השומנים הנדרשים התמודדו עם האתגר של הגדלת הייצור כדי להגיב להזמנות של כמה טונות של שומנים.<ref name="Rowland"></ref>

==== וקטור ויראלי ====
בנוסף לשיטות מסירה לא-ויראליות, נגיפי RNA הונדסו כדי להשיג תגובות אימונולוגיות דומות. נגיפי RNA טיפוסיים המשמשים כווקטורים כוללים רטרו-וירוסים, לנטי-וירוסים, אלפא-וירוסים ורבדו-וירוסים (rhabdoviruses), שכל אחד מהם יכול להיות שונה במבנה ובתפקוד.<ref></ref> מחקרים קליניים השתמשו בווירוסים כאלה על מגוון מחלות בחיות מודל כגון עכברים, עוף ופרימטים.<ref></ref><ref></ref><ref></ref>

== יתרונות ==
=== חיסונים מסורתיים ===
יתרונות וחסרונות של סוגים שונים של פלטפורמות חיסונים
חיסוני mRNA מציעים יתרונות על פני חיסונים מסורתיים. הם לא בנויים מפתוגן פעיל או מומת ולכן אינם מדבקים. חיסונים מסורתיים דורשים ייצור פתוגנים, שאם נעשה בכמויות גבוהות, עלול להגביר את הסיכון להתפרצויות מקומיות של הנגיף במתקן הייצור. יתרון ביולוגי נוסף של חיסוני mRNA הוא שמכיוון שהאנטיגנים מיוצרים בתוך התא, הם מעוררים חסינות תאית, כמו גם חסינות הומורלית.<ref name="nature1"></ref>

לחיסוני mRNA יש יתרון בייצור: ניתן לעצב אותם במהירות. Moderna עיצבה את חיסון ה-mRNA-1273 ל-COVID-19 תוך יומיים.<ref></ref> ניתן לייצר אותם מהר יותר, זול יותר ובאופן סטנדרטי יותר (עם פחות שיעורי שגיאות בייצור), מה שיכול לשפר את ההיענות להתפרצויות חמורות.

לחיסון ה-Pfizer–BioNTech נדרשו במקור 110 ימים לייצור המוני (לפני שפייזר החלה לייעל את תהליך הייצור וקיצרה אותו ל-60 יום בלבד). ייצור זה היה מהיר יותר באופן משמעותי מייצור חיסוני שפעת ופוליו מסורתיים. בתוך מסגרת זמן גדולה יותר, זמן הייצור בפועל הוא כ-22 ימים: שבועיים לשיבוט מולקולרי של פלסמידים של DNA וטיהור של DNA, ארבעה ימים לשעתוק DNA-ל-RNA וטיהור של mRNA, וארבעה ימים להכנסת mRNA לננו-חלקיקי ליפידים ואז מילוי וגימור.<ref name="Rabson"></ref> רוב הימים הדרושים לייצור מוקצים לבקרת איכות קפדנית בכל שלב.

=== חיסוני DNA ===
בנוסף ליתרונות של חיסוני DNA תאורטיים על פני חיסונים מסורתיים מבוססים, לחיסוני mRNA יש יתרונות נוספים על פני חיסוני DNA. ה-mRNA מתורגם בציטוזול, כך שאין צורך שה-RNA ייכנס לגרעין התא, והסיכון להשתלב בגנום המארח נמנע. ניתן לשלב נוקלאוזידים שעברו שינוי (לדוגמה pseudouridines, 2'-O-methylated nucleosides) ב-mRNA כדי לדכא גירוי תגובה חיסונית כדי למנוע דיכוי מערכת החיסון ולייצר אפקט מתמשך יותר באמצעות יכולת שעתוק משופרת.<ref name=":1"></ref><ref></ref><ref></ref> ניתן לייעל את מסגרת הקריאה הפתוחה (ORF) ואת האזורים הלא מתורגמים (UTR) של mRNA למטרות שונות (הנדסת רצף של mRNA), למשל באמצעות העשרת תוכן הגואנין-ציטוזין או בחירת UTRs ספציפיים הידועים כמגבירים את התרגום.<ref name="pmid23064118"></ref> ניתן להוסיף קידוד ORF נוסף למנגנון שכפול כדי להגביר את תרגום האנטיגן ולפיכך את התגובה החיסונית, תוך הפחתת כמות חומר המוצא הדרושה.<ref name="Berglund_1998"></ref><ref></ref>

== חסרונות ==
=== אחסון ===
mRNA הוא שביר, כך שיש לשמור על חיסונים מסוימים בטמפרטורות נמוכות כדי להימנע מפירוק ובכך לתת חסינות יעילה מעט לנמען. חיסון mRNA BNT162b2 של פייזר-BioNTech חייב להישמר בין 80 ל-60 מעלות מתחת לאפס.<ref name="Vaccination Storage2"></ref><ref name="Simmons-Duffin_20202"></ref> לפי Moderna ניתן לאחסן את חיסון ה-mRNA-1273 שלהם בטמפרטורה שבין 25 ל-15 מעלות מתחת לאפס,<ref name="Moderna fact sheet2"></ref> כמו במקפיא ביתי,<ref name="Simmons-Duffin_20202" /> ושהוא נשאר יציב בין 2 ל-8 מעלות עד 30 ימים.<ref name="Moderna fact sheet2" /><ref></ref> בנובמבר 2020, כתב העת המדעי נייצ'ר דיווח ש"הבדלים בניסוחי LNP או מבנים משניים של mRNA יכולים להסביר את ההבדלים ביציבות התרמוסטטית [בין Moderna ל-BioNtech]. מומחים רבים סבורים ששני מוצרי החיסון יתבררו בסופו של דבר כבעלי דרישות אחסון וחיי מדף דומים בתנאי טמפרטורה מגוונים." נחקרות מספר פלטפורמות שעשויות לאפשר אחסון בטמפרטורות גבוהות יותר.

לפני 2020, אף פלטפורמה טכנולוגית של mRNA (תרופה או חיסון) לא אושרה לשימוש בבני אדם, כך שהיה סיכון להשפעות לא ידועות. מגפת ה-COVID-19 של 2020 דרשה יכולת ייצור מהירה יותר של חיסוני mRNA, הפכה אותם לאטרקטיביים עבור ארגוני בריאות לאומיים, והובילה לוויכוח על סוג האישור הראשוני שחיסוני mRNA צריכים לקבל (כולל אישור שימוש חירום או טפול חמלה) לאחר שמונה שבועות של ניסויים אחרונים בבני אדם.<ref name="nyt92"></ref><ref name="ft82"></ref>

=== תופעות לוואי ===
הריאקטוגניות דומה לזו של חיסונים רגילים שאינם RNA. עם זאת, לאלו הרגישים לתגובה אוטואימונית עשויה להיות תגובה שלילית לחיסוני mRNA. גדילי ה-mRNA בחיסון עלולים לעורר תגובה חיסונית לא מכוונת. כדי למזער זאת, רצפי mRNA בחיסוני mRNA מתוכננים לחקות את אלה המיוצרים על ידי תאי המארח.<ref name="PHG1"></ref>

השפעות ריאקטוגניות חזקות אך חולפות דווחו בניסויים של חיסוני mRNA COVID-19 חדשים; רוב האנשים לא יחוו תופעות לוואי חמורות הכוללות חום ועייפות. תופעות לוואי קשות מוגדרות ככאלה המונעות פעילות יומיומית.<ref></ref>

== יעילות ==
לחיסוני COVID-19 mRNA של Moderna ו-Pfizer-BioNTech יש שיעורי יעילות של 90 עד 95 אחוזים. חיסוני mRNA קודמים, ניסויי תרופות על פתוגנים אחרים מלבד COVID-19 לא היו יעילים והיה צריך לנטוש אותם בשלבים הראשונים של הניסויים.

הרופאה-מדענית מרגרט ליו הצהירה כי היעילות של חיסוני ה-mRNA החדשים ל-COVID-19 עשויה לנבוע מ"תגובה דלקתית לא ספציפית ל-mRNA שיכולה להיות להגביר את התגובה החיסונית הספציפית שלו, בהתחשב בכך שטכניקת הנוקלאוזידים המותאמת הפחיתה את הדלקת אך לא ביטלה אותה לחלוטין", וכי "זה עשוי גם להסביר את התגובות האינטנסיביות כמו כאבים וחום שדווחו אצל חלק מהמקבלים של ה-mRNA SARS-CoV-2 חיסונים". תגובות אלו, אף שהיו חמורות, היו חולפות ודעה נוספת היא שהאמינו שהן הן תגובה למולקולות הליפידים שהעבירו את התרופה. אין אישור מחקרי לטענות אלה.

== ספקות ==
יש מידע מוטעה המרמז שחיסוני mRNA יכולים לשנות את ה-DNA בגרעין.<ref name="bunk"></ref> mRNA בציטוזול מתפרק במהירות לפני שיספיק להיכנס לגרעין התא. חיסוני mRNA חייבים להיות מאוחסנים בטמפרטורה נמוכה מאוד וללא RNAses כדי למנוע פירוק mRNA. רטרו-וירוס יכול להיות RNA חד-גדילי (בדיוק כפי שרבים מחיסוני SARS-CoV-2 הם RNA חד-גדילי) שחודר לגרעין התא ומשתמש ברוורס טרנסקריפטאז כדי ליצור DNA מה-RNA בגרעין התא. לרטרו-וירוס יש מנגנונים לייבוא לגרעין, אך ל-mRNA אחר (כמו החיסון) חסרים מנגנונים אלו. ברגע שהוא נכנס לגרעין, יצירת DNA מ-RNA לא יכולה להתרחש ללא תעתיק הפוך ופריימרים מתאימים, שניהם מלווים נגיף רטרו, אך לא יהיו נוכחים עבור mRNA אקסוגני אחר (כגון חיסון) גם אם הוא יכול לחדור לגרעין.<ref></ref>

== הגברה ==
חיסוני mRNA משתמשים ב-mRNA שאינו מגביר (קונבנציונלי) או ב-mRNA מגביר עצמי.<ref></ref> חיסוני Pfizer–BioNTech ומודרנה משתמשים ב-mRNA שאינו מגביר. שני סוגי ה-mRNA ממשיכים להיחקר כשיטות חיסון נגד פתוגנים פוטנציאליים אחרים וסרטן.<ref></ref>

=== אי הגברה ===
מנגנון חיסוני mRNA שאינם מגבירים ושיש בהם הגברה עצמית
חיסוני ה-mRNA הראשוניים משתמשים במבנה mRNA שאינו מגביר.<ref></ref> ל-mRNA שאינו מגביר יש רק מסגרת קריאה אחת פתוחה המקודדת לאנטיגן הרלוונטי.<ref name="Deering"></ref> הכמות הכוללת של mRNA הזמינה לתא שווה לכמות הנמסרת על ידי החיסון. חוזק המינון מוגבל על ידי כמות ה-mRNA שניתן להעביר על ידי החיסון.<ref></ref> חיסונים שאינם מגבירים, מחליפים את האורידין ב-N1-Methylpseudouridine בניסיון להפחית רעילות.<ref name=":8"></ref>

=== הגברה עצמית ===
חיסוני mRNA (saRNA) בעלי הגברה עצמית משכפלים את ה-mRNA שלהם לאחר ההעברה.<ref name=":5"></ref> ל-mRNA מגביר עצמי יש שתי מסגרות קריאה פתוחות. המסגרת הראשונה, כמו mRNA רגיל, מקודדת לאנטיגן הרלוונטי. המסגרת השנייה מקודדת לאנזים RNA רפליקאז (וחלבוני העזר שלו) המשכפל את מבנה ה-mRNA בתא. זה מאפשר מנות חיסון קטנות יותר.<ref name=":5" /> המנגנונים וכתוצאה מכך ההערכה של mRNA מגביר עצמי עשויים להיות שונים, שכן mRNA מגביר עצמי הוא מולקולה הרבה יותר גדולה.

חיסוני SaRNA שנחקרים כוללים חיסון נגד מלריה.<ref></ref> חברת Bio Gritstone החלה בשנת 2021 ניסוי שלב 1 של חיסון saRNA COVID-19, המשמש כחיסון דחף. החיסון נועד לכוון הן לחלבון הספייק של נגיף ה-SARS-CoV-2 והן לחלבונים נגיפיים שעשויים להיות פחות מועדים לשונות גנטית, כדי לספק הגנה טובה יותר מפני גרסאות SARS-CoV-2.<ref></ref><ref></ref> חיסוני saRNA חייבים להשתמש באורידין, שנדרש לשם שכפול.<ref></ref>

== ראו גם ==
* חיסון DNA

== לקריאה נוספת ==
<div style="direction: ltr;">
* 
* 
</div>

== קישורים חיצוניים ==

* 
* [https://www.chop.edu/video/how-mrna-vaccines-work סרטון המסביר את אופן פעולתו של חיסון ה-mRNA], באתר בית החולים לילדים של פילדלפיה
<div class="mw-content-ltr">
* 
* 
* 
* 
* 
* xkcd webcomic explaining how the vaccine works using Star Wars characters and situations.
</div>

== הערות שוליים ==

קטגוריה:חיסונים
קטגוריה:חיסונים נגד COVID-19
קטגוריה:דפים עם תרגומים שלא נסקרו