بهار نیوز - نانوذرات جادویی که ژن‌های ویروس را به سلول‌ها می‌رسانند

نانوذرات جادویی که ژن‌های ویروس را به سلول‌ها می‌رسانند

گروه علمی: کارآزمایی دو واکسن راهگشای موفق که از فناوری انقلابی مشابهی استفاده می‌کنند، نشان داده است که آنها اثربخشی بالایی در پیشگیری از کووید-۱۹ دارند، اما تفاوت‌ها در طراحی این دو واکسن بر سرعت افزایش تولید و چگونگی توزیع‌شان اثر می‌گذارد.این واکسن‌ها که یکی بوسیله شرکت آمریکایی مدرنا و دیگری با همکاری شرکت آمریکایی فایزر و شرکت آلمانی بیونتک ساخته‌ شده است، اثربخشی بالای ۹۴ درصد در کارآزمایی‌های بالینی دارند و به این ترتیب امیدها برای استفاده از آنها برای مهار کردن پاندمی کرونا افزایش یافته است.در قلب هر دو واکسن یک رشته از از اسید ریبونوکلئیک پیامبر یا mRNA قرار دارد- یک توالی شامل حدود ۲۰۰۰ حرف بیوشیمیایی تشکیل دهنده رمز ژنتیکی که دستور ساخت پروتئین‌های گل‌میخی سطح ویروس را در خود دارد. با وارد شدن این رمز ژنتیکی به بدن سلول‌های خود فرد شروع به ساختن پروتئین‌های ویروسی می‌کنند و دستگاه ایمنی را به واکنش و تولید آنتی‌بادی وادار می‌کنند. این فناوری تا به حال برای ساخت واکسن به کار نرفته است.واکسن مدرنا از ۱۰۰ میکروگرم RNA در هر دوز استفاده می‌کند، اما واکسن فایزر/بیونتک فقط ۳۰ میکروگرم RNA دارد و بنابراین تولید آن آسانتر و ارزان‌قیمت‌تر است.این تفاوت باعث می‌شود که فایزر/بیونتک بتوانند تولید واکسنشان را با سرعت بیشتری نسبت به واکسن مدرنا بالا ببرند. هنوز روشن نیست که چرا چرا واکسن مدرنا نیاز به دوز بالاتری از RNA دارد.کارشناسان می‌گویند چگونگی ترکیب اجزای واکسن می‌تواند اثر بزرگی بر چگونگی تاثیر آن بگذارد. گرچه RNA به کار رفته در این دو واکسن اساسا مشابه است، تفاوت‌های اندک در توالی ژنتیکی ممکن است باعث شده باشد واکسن فایزر/بیونتک با دوزهای کمتر موثرتر باشد.

RNA در واکسن‌های mRNA در یک فرایند شیمیایی تولید می‌شود نه در یک فرایند زیستی که برای تولید واکسن‌های دیگر به کار می‌رود. RNA به کار رفته در واکسن با تغییر اندکی در «نوع وحشی» RNA (که به طور طبیعی در ویروس موجود است) برای پایدارتر کردن و آسانتر خوانده شدن آن بوسیله سلول‌های انسانی ساخته می‌شود.در هر دو واکسن مدرنا و فایزر/بیونتک، RNA در «نانوذرات چربی» گنجانده می‌شود. این قطرک‌های میکروسکوپی ساخته شده از مایع روغنی- با قطری یک دهم میکرونی- ماده ژنتیکی شکننده را در طول تولید، انتقال و نهایتا تزریق به افراد می‌پوشانند و محافظت می‌کنند. ترکیب این نانوذرات چربی در این دو واکسن اندکی متفاوت است و این تفاوت پیامدهایی را ایجاد می‌کند.این نانوذرات نقشی کلیدی در فرمولاسیون این واکسن‌ها دارند. شما ممکن است اجزای مناسب را در اختیار داشته باشد، اما باید بدانید که این اجزا را چگونه ترکیب کنید تا ذراتی ایجاد شوند که بهترین اندازه و شکل را داشته باشند.فایزر و بیونتک نانوذراتشان را از «اکویتاس»، یک شرکت تخصصی کانادایی می‌گیرند، اما شرکت مدرنا فناوری خاص خودش را برای تولید نانوذرات چربی ایجاد کرده است.
چالش اصلی در تولید این نانوذرات این است که چربی‌هایی با ویژگی‌های فیزیکی متفاوت را طوری ترکیب کنید که باعث پایداری هر چه بیشتر RNA شوند.در هر دوی این واکسن، نگهداری در سرما برای حفظ این نانوذرات جلوگیری از آسیب دیدن mRNA لازم است. اما در حالیکه مدرنا در دمای منهای ۲۰ درجه سلسیوس یعنی درمای استاندارد فریزرهای خانگی یا پزشکی، برای شش ماه پایدار می‌ماند، واکسن فایزر/بیونتک را باید در دمای منهای ۷۰ درجه سلسیوس نگهداری و حمل‌ونقل کرد.

در نتیجه هنگامی واکسن مدرنا مجوز بگیرد، توزیع آن بسیار ساده‌تر و با قیمت کمتر امکان‌پذیر خواهد بود.
فایزر و بیوان‌تک مجبور شده‌اند «ترابرهای گرمایی» خاصی را طراحی کنند که با پرشدن مرتب با یخ خشک می‌توانند واکسنشان را در دمایی بسیار پایین نگهدارد. هر کدام از این بسته‌ها دارای دماسنج‌ متصل به GPS هستند که دما و موقعیت آنها را در شبکه توزیع قایزر ردیابی می‌کند. حتی با این تمهیدات، دمای بسیار پایین مورد نیاز توزیع این واکسن را در کشورهایی که ظرفیت ذخیره کافی زنجیره سرد را ندارند، مانند بسیاری کشورها در آفریقا و آسیا مشکل‌تر می‌کند.در مقابل، واکسن‌های در دست تولیدی که از آدنوویروس‌ها استفاده می‌کنند، از جمله واکسن تولیدشده بوسیله دانشگاه آکسفورد و شرکت آسترا-زنکا را می‌توان چندین ماه در دمای پایین اما بدون یخ زدن نگهداری کرد. واکسن آکسفورد به جای استفاده از mRNA ژن‌های تولیدکننده پروتئین گل‌میخی سطح ویروس کرونا را درون یک ویروس ناقل بی‌آزار مانند آدنوویروس عامل سرماخوردگی (که با دستکاری غیرقابل‌تکثیر شده است) جای می‌دهد و به درون سلول‌های بدن می‌فرستد. پروتئین‌های ویروسی تولیدشده بوسیله سلول‌های فرد پاسخ ایمنی را برمی‌انگیزد. این واکسن در دمای معمول یخچال یعنی ۲ تا ۸ درجه سلسیوس پایدار است.تفاوت‌ها در شیوه فرمولاسیون نانوذرات چربی در واکسن‌های فایزر/بیونتک و مدرنا همچنین ممکن است بر شیوه اثربخشی آنها هم تاثیر بگذارد. نانوذرات چربی تا حدی فعالیت تشدیدکننده ایمنی یا ادجوان دارند، یعنی با ایجاد التهاب کوچکی در هنگام تزریق به دستگاه ایمنی کمک می کنند تا آنتی‌بادی‌ها و سلول ‌های T ایجاد کند که کروناویروس جدید را هدف قرار می‌دهند.شیوه‌ دیگری که بوسیله پژوهشگران ایمپریال کالج لندن به کار گرفته شده و مراحل ابتدایی آزمایش بالینی را می‌گذراند، استفاده از یک RNA خودتقویت‌کننده که پس از تزریق به درون سلول‌های انسانی نسخه‌ها بیشتری از خودش می‌سازد. این شیوه می‌تواند در نهایت امکان کاهش دادن میزان RNA مورد نیاز برای واکسن را تا حد یک میکروگرم در هر دوز ایجاد کند.