DNA 및 mRNA 백신

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Martina Feichter는 인스브루크의 선택 과목 약국에서 생물학을 공부했으며 약용 식물의 세계에 빠져들기도 했습니다. 거기에서 오늘날까지 그녀를 사로잡는 다른 의학적 주제가 멀지 않았습니다. 함부르크에 있는 Axel Springer Academy에서 저널리스트로 교육을 받았고 2007년부터에서 일하고 있습니다. 처음에는 편집자로, 2012년부터는 프리랜서 작가로 일하고 있습니다.

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DNA 및 mRNA 백신은 차세대 백신으로 잘 알려진 생백신 및 사백신과는 완전히 다른 방식으로 작용합니다. 그것이 어떻게 생겼는지, DNA와 mRNA 백신이 가져오는 이점과 잠재적 위험을 여기에서 알아보십시오!

mRNA 및 DNA 백신이란 무엇입니까?

소위 mRNA 백신(줄여서 RNA 백신)과 DNA 백신은 새로운 종류의 유전자 기반 백신에 속합니다. 그들은 수년 동안 집중적으로 연구되고 테스트되었습니다. 코로나 팬데믹 여파로 mRNA 백신이 처음으로 인간 면역에 승인되었습니다. 그들의 작용 원리는 이전 활성 성분의 작용 원리와 다릅니다.

기존의 생백신과 사백신은 약해지거나 사멸되거나 비활성화된 병원체 또는 그 일부를 체내로 가져옵니다.면역 체계는 항원으로 알려진 이러한 외부 물질에 대한 특정 항체를 형성하여 반응합니다. 예방 접종을 받은 사람은 해당 병원체에 대한 면역이 생깁니다.

새로운 유전자 기반 백신(DNA 및 mRNA 백신)은 다릅니다. 병원체 항원에 대한 유전자 청사진을 인간 세포로 밀수할 뿐입니다. 그런 다음 세포는 이러한 지침을 사용하여 항원 자체를 조립한 다음 특정 면역 반응을 유발합니다. 간단히 말해서, 유전자 기반 백신을 사용하면 복잡한 백신 생산의 일부인 항원 추출이 실험실에서 인간 세포로 옮겨집니다.

DNA 및 mRNA 백신 외에도 유전자 기반 백신에는 소위 벡터 백신도 포함됩니다.

DNA와 mRNA는 무엇입니까?

약어 DNA는 데옥시리보핵산을 나타냅니다. 그것은 인간을 포함한 대부분의 유기체에서 유전 정보의 운반자입니다. DNA는 밧줄 사다리와 유사하게 쌍으로 배열된 4개의 빌딩 블록(염기라고 함)의 이중 가닥 사슬입니다. 염기쌍의 배열은 수천 개의 단백질이 생성되는 기반이 되는 청사진의 코드입니다. 그것들은 몸 전체의 구조와 기능의 기초입니다.

특정 단백질을 생산하기 위해 세포는 먼저 특정 효소(중합효소)를 사용하여 단일 가닥 mRNA(메신저 리보핵산) 형태의 해당 조립 지침(유전자)과 함께 DNA 세그먼트의 "복사본"을 생성합니다. 이 과정을 전사라고 합니다. mRNA는 핵을 떠나 세포질(세포질)에서 읽습니다. 해당 단백질은 이러한 조립 지침에 따라 조립됩니다. 유전자 청사진을 단백질로 "번역"하는 것을 번역이라고 합니다.

DNA 및 mRNA 백신은 어떻게 작동합니까?

DNA 백신에는 병원체의 항원에 대한 DNA 청사진(유전자)이 포함되어 있습니다. mRNA 백신의 경우 이 항원 청사진은 이미 mRNA 형태로 이용 가능하다. 그리고 이것은 DNA 또는 mRNA 백신을 사용한 예방 접종이 작동하는 방식입니다.

mRNA 백신

mRNA는 백신에 "네이키드"로 존재할 수 있습니다. 그러나 포장되지 않은 mRNA는 매우 민감하고 깨지기 쉽습니다. 신체는 또한 특히 백신이 근육에 주입되는 경우 빠르게 분해합니다. 따라서 mRNA는 예를 들어 특수 단백질 분자에 의해 최소한 안정화됩니다.

그러나 일반적으로 병원체 항원에 대한 mRNA 청사진은 패키지에 있습니다. 한편으로 이것은 깨지기 쉬운 mRNA를 보호하고 다른 한편으로는 외부 유전 물질이 체세포로 흡수되는 것을 촉진합니다. 포장은 예를 들어 지질 나노입자 또는 줄여서 LNP(지질 = 지방)로 구성될 수 있습니다. 때로는 외래 mRNA도 리포솜에 포장됩니다. 이들은 내부에 수성상이 있는 작은 소포이며 지질 이중층으로 둘러싸여 있습니다. 이 껍질은 화학적으로 세포막과 유사합니다.

외래 mRNA가 세포에 흡수된 후 세포질에서 직접 "읽습니다". 그런 다음 세포는 해당 병원체 단백질(항원)을 생성한 다음 이를 자체 세포 표면에 표시합니다. 그런 다음 면역 체계는 외부 구조를 인식하고 면역 반응을 시작합니다. 무엇보다도 신체는 이제 적절한 항체를 생성합니다. 이를 통해 신체는 "실제" 감염이 발생한 경우 병원체 자체에 신속하게 반응할 수 있습니다. 백신 접종된 메신저 RNA는 차례로 비교적 빠르게 다시 분해됩니다.

DNA 백신

병원체 항원의 DNA 청사진은 일반적으로 먼저 증식할 수 없는 플라스미드에 구축됩니다. 플라스미드는 일반적으로 박테리아에서 발견되는 작은 원형 DNA 분자입니다.

플라스미드는 항원 청사진과 함께 체세포를 관통합니다. 일부 DNA 백신은 전기천공법으로 이를 뒷받침합니다. 천자 부위에서 짧은 전기 펄스를 사용하여 외부 DNA와 같은 더 큰 분자가 더 쉽게 통과할 수 있도록 세포막의 투과성을 일시적으로 증가시킵니다.

DNA-항원 청사진은 세포핵에서 mRNA로 전사된다. 이것은 핵을 떠나 세포질의 해당 항원으로 번역됩니다. 종종 그것은 병원체의 표면 단백질입니다. 그런 다음 세포의 껍질에 내장됩니다. 세포 표면의 이 외래 단백질은 궁극적으로 현장에서 면역 체계를 호출합니다. 특정 방어 반응을 시작합니다. 예방 접종을 받은 사람이 실제 병원체에 감염되면 신체가 더 빨리 싸울 수 있습니다.

백신이 위험을 예방합니까?

일부 사람들의 주요 관심사는 mRNA와 DNA 백신이 인간 게놈을 손상시키거나 변경할 수 있다는 것입니다. 그러나 지금까지 이에 대한 증거는 없습니다. 예방 접종이 암과 같은 질병을 유발할 수 있다는 증거도 없습니다.

mRNA 백신이 인간 게놈을 바꿀 수 있습니까?

mRNA 백신이 인간 게놈을 손상시키거나 변화시킬 수 있다는 것은 거의 불가능합니다. 여기에는 몇 가지 이유가 있습니다.

>> mRNA가 세포핵에 들어가지 않음: 한편, 세포에 밀수된 외래 mRNA와 인간의 DNA는 다른 장소에 상주한다 - mRNA는 세포의 혈장에, 인간의 DNA는 세포에 존재 핵. 이것은 막에 의해 세포와 분리됩니다. 세포핵의 mRNA가 세포질로 들어가는 핵공이 있는 것은 사실입니다. 그러나 이것은 한 방향으로만 실행되는 복잡한 프로세스입니다. 돌아갈 방법이 없습니다.

>> mRNA는 DNA에 통합될 수 없습니다. 반면에 mRNA와 DNA는 화학 구조가 다릅니다. 따라서 mRNA는 인간 게놈에 전혀 포함될 수 없습니다. 이렇게 하려면 먼저 DNA로 다시 작성해야 합니다. 이 단계는 특정 바이러스(레트로바이러스)에서 오랫동안 알려져 왔지만 한동안 알려진 바와 같이 인간 세포에서도 발생하는 특수 효소를 필요로 합니다. 그렇다면 백신으로 투여된 mRNA가 DNA로 변환되어 인간 게놈에 통합될 수 있다고 생각할 수 있습니까?

먼저 레트로바이러스의 효소를 살펴보겠습니다. 이러한 유형의 바이러스(AIDS 병원체 HIV도 포함)에는 역전사효소와 통합효소가 있습니다. 그들의 도움으로 바이러스는 RNA 게놈을 DNA로 전사한 다음 감염된 인간 세포의 DNA 게놈에 통합할 수 있습니다.

이론적으로 다음을 생각할 수 있습니다. 이러한 RNA 바이러스(예: HIV)에 감염된 사람이 우연히 체세포에 백신 mRNA와 바이러스가 있으면 세포에 존재하는 많은 인간 mRNA 조각 중 바이러스 효소가 언제든지 백신으로 도입된 mRNA를 "낚아채어" DNA로 전사합니다.

이런 일이 일어나기 위해서는 다른 요인이 필요합니다. 즉, mRNA를 DNA로 전사하려면 RNA 바이러스 자체가 가져오는 유전적 시작 서열("프라이머"라고 함)이 필요합니다. 그러나 이 프라이머는 바이러스 자체의 RNA 게놈만 DNA로 전사되고 세포에 존재하는 다른 mRNA는 전사되지 않는 방식으로 설계되었습니다. 그리고 mRNA 백신 자체에는 "프라이머"가 포함되어 있지 않습니다.

따라서 백신 mRNA가 이런 방식으로 DNA로 전사된 다음 인간 게놈에 통합되는 것은 실질적으로 불가능합니다.

RNA를 DNA로 전사할 수 있는 인간 효소를 살펴보면 동일한 결론에 도달할 수 있습니다. 처음에 언급했듯이 세포는 중합효소 효소를 사용하여 DNA를 mRNA로 번역할 수 있으며, 이는 세포 혈장에서 단백질 합성을 위한 주형 역할을 합니다. . 그러나 중합효소는 다른 작업도 수행합니다. 세포 분열 전에 인간 DNA 게놈을 복제하여 생성된 각 딸 세포가 완전한 유전 정보 세트를 수신하도록 합니다. 중합효소는 또한 DNA 손상을 복구할 수 있습니다.

오랫동안 중합효소는 DNA를 mRNA로, DNA를 DNA로 다시 쓸 수 있다고 생각했습니다. 그러나 현재 일부 중합효소는 RNA를 DNA로 전사할 수 있다는 것이 알려져 있습니다(예: 레트로바이러스의 역전사효소). 무엇보다 이른바 폴리머라제 세타가 이런 능력을 갖고 있다. 이 효소의 역할은 DNA 손상을 복구하는 것입니다. 예를 들어, DNA 조각의 두 가닥 중 하나에서 조각이 누락된 경우 중합효소 세타는 DNA의 상보적인 두 번째 단일 가닥을 사용하여 누락된 조각을 재조립할 수 있습니다(즉, DNA-DNA 번역).

최근에 밝혀진 바와 같이 이 효소는 또한 RNA를 주형으로 사용하여 DNA로 번역할 수 있습니다. 이 효소는 DNA를 복사할 수 있는 것보다 훨씬 더 효율적이고 오류가 적습니다. 중합효소 ta는 DNA 손상을 복구하기 위한 주형으로 mRNA 전사체를 사용하는 것을 선호할 수도 있습니다.

그렇다면 이 효소는 백신으로 투여된 mRNA도 DNA로 전사할 수 있을까? 전문가의 관점에서 이것은 가능성이 낮고 바이러스 효소 역전사효소가 이것을 할 수 없는 것과 같은 이유로 필요한 유전자 시작 서열("프라이머")이 없습니다.

DNA 백신이 인간 게놈을 바꿀 수 있습니까?

상황은 소위 DNA 백신과 다소 다릅니다. 구조는 인간 DNA의 구조에 해당합니다. 그러나 전문가들은 그것이 실제로 우연히 인간 게놈에 통합될 가능성은 극히 희박하다고 생각합니다. 수의학에서 이미 승인된 DNA 백신에 대한 수년간의 실험과 경험은 이에 대한 증거를 제공하지 못했습니다.

mRNA와 DNA 백신이 자가면역 질환을 일으킬 수 있습니까?

여기의 위험은 기존의 생백신과 사백신보다 높지 않은 것 같습니다. 모든 형태의 예방 접종은 면역 체계에 활성화 효과가 있습니다. 매우 드문 경우에 이것은 실제로 자가면역 반응을 일으킬 수 있습니다. 돼지 독감 예방 접종 후 약 1,600명이 나중에 기면증에 걸렸습니다. 수백만 회 접종된 백신의 관점에서 볼 때 위험은 무시할 만해 보입니다. 또한 바이러스 성 질병 자체가자가 면역 질환을 유발할 수 있습니다.

mRNA와 DNA 백신이 생식선을 손상시킬 수 있습니까?

아니요. 현재의 지식 상태에 따르면 예방 접종의 유효 성분은 난자 세포와 정자에 도달하지 않습니다.

DNA 및 mRNA 백신의 이점

제약 산업이 수년간 DNA 및 mRNA 백신 개발에 많은 노력과 돈을 투자했다는 사실은 무엇보다도 이들이 기존보다 훨씬 저렴하고 무엇보다도 훨씬 빠르게 생산될 수 있다는 사실에 기인합니다. 살아있는 백신과 죽은 백신. 후자의 경우 먼저 병원체를 힘들게 대량으로 배양한 다음 항원을 확보해야 합니다.

DNA 및 mRNA 백신과 같은 유전자 기반 백신의 경우 백신을 접종하는 사람이 항원 자체를 생산할 책임이 있습니다. 백신 접종으로 투여되는 유전자 항원 청사진은 비교적 빠르고 쉽게 충분한 양으로 생성할 수 있으며 병원체가 유전자 변형(돌연변이)된 경우 신속하게 적응할 수 있습니다.

또 다른 장점은 전달된 외래 유전 물질이 체내에 영구적으로 남아 있지 않다는 것입니다. 체내에서 분해되거나 세포가 자연적으로 분해되면 사라집니다. 따라서 외래 항원은 짧은 시간 동안만 생성됩니다. 그러나 이 기간은 면역 반응에 충분합니다.

DNA 백신과 mRNA 백신을 서로 비교하면 후자는 몇 가지 장점이 있습니다. 우발적으로 인간 게놈에 통합될 가능성은 DNA 백신보다 훨씬 적습니다. 또한, 강력한 인핸서(보조제)는 일반적으로 DNA 백신에 추가되어 효과적인 면역 반응을 촉발해야 합니다.

DNA 및 mRNA 백신: 현재 연구

과학자들은 수년 또는 수십 년 동안 DNA 및 mRNA 백신의 개발을 연구해 왔습니다. 코로나바이러스 대유행의 일환으로 책임 당국(EU에서는 유럽 의약품청 EMA)이 마침내 처음으로 인간에게 사용하기 위한 mRNA 백신을 승인했습니다.

BioNTech/Pfizer 및 Moderna에서 이미 사용 가능한 백신 외에도 다른 mRNA 기반 백신도 테스트 중입니다. 일부 프로젝트는 다시 코로나에 대한 DNA 백신에 초점을 맞춥니다.

그러나 DNA 및 mRNA 백신만이 Sars-CoV-2에 대한 잠재적 백신 후보 목록에 있는 것은 아닙니다. 과학자들과 제약회사들도 벡터 백신과 기존의 생백신 및 사백신을 연구하고 있습니다. 또한 "코로나바이러스 백신 접종" 기사에서 알아야 할 모든 것을 찾을 수 있습니다.

또한, 제약회사들은 현재 독감, AIDS, B형 간염, C형 간염 및 자궁경부암(주로 HPV 바이러스 감염에 의해 유발됨)을 포함하여 약 20가지 다른 질병에 대한 DNA 백신을 연구하고 있습니다. 여기에는 이미 아픈 사람(예: 암 환자)에게 투여할 수 있는 치료 백신 후보도 포함됩니다.

독감, 광견병, 지카바이러스 등 다양한 mRNA 백신도 집중적으로 연구 중이다.

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