Loading AI tools
เอ็มอาร์เอ็นเอที่ดัดแปลงด้วยกระบวนการทางเคมี จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
เอ็มอาร์เอ็นเอที่ดัดแปลงนิวคลีโอไซด์ (อังกฤษ: nucleoside-modified messenger RNA ตัวย่อ modRNA อ่านว่า ม็อดอาร์เอ็นเอ) เป็นเอ็มอาร์เอ็นเอสังเคราะห์ที่นิวคลีโอไซด์บางตัวจะแทนที่ด้วยนิวคลีโอไซด์ที่เกิดตามธรรมชาติ หรือด้วยนิวคลีโอไซด์แอนะล็อกที่สังเคราะห์ขึ้น (synthetic nucleoside analogue) อื่น ๆ[1] ม็อดอาร์เอ็นเอสามารถใช้ชักนำให้ให้เซลล์บางอย่างผลิตโปรตีนตามที่ต้องการ การประยุกต์ใช้สำคัญก็คือการสร้างวัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอ และที่อนุมัติใช้เป็นอย่างแรกก็คือวัคซีนโควิด-19 (เช่น วัคซีนของไฟเซอร์-ไบออนเทคและของโมเดอร์นา)
เอ็มอาร์เอ็นเอผลิตโดยสังเคราะห์สายกรดไรโบนิวคลีอิกจากชิ้นส่วนที่ทำจากนิวคลีโอไทด์โดยใช้แม่แบบดีเอ็นเอ เป็นกระบวนการที่เรียกว่า การถอดรหัส (transcription)[2] ถ้าชิ้นส่วนที่ส่งให้กับเอนไซม์สังเคราะห์อาร์เอ็นเอ คือ RNA polymerase รวมนิวคลีโอไซด์แบบไม่มาตรฐาน (non-standard) เช่น pseudouridine (ชิ้นส่วนมาตรฐานรวม adenosine, cytidine, guanosine และ uridine) เอ็มอาร์เอ็นเอที่เป็นผลิตภัณฑ์ก็จะจัดได้ว่าแปลงนิวคลีโอไซด์ (nucleoside-modified)[3]
การผลิตโปรตีนเริ่มด้วยการรวมไรโบโซมไปที่เอ็มอาร์เอ็นเอ โดยอาร์เอ็นเอทำหน้าที่เป็นแบบสังเคราะห์โปรตีน คือระบุลำดับกรดอะมิโนตามรหัสพันธุกรรม เป็นกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนที่เรียกว่า การแปลรหัส (translation)[4]
เพื่อชักนำให้เซลล์สร้างโปรตีนนอกเหนือจากปกติ สามารถใส่เอ็มอาร์เอ็นเอแปลกปลอม (heterologous) เข้าไปในไซโทพลาซึมของเซลล์ จึงไม่ต้องถอดรหัสจากดีเอ็นเอเลย เท่ากับเป็นการ "ลอบนำ" เอาแผนการผลิตโปรตีนแปลกปลอมเข้าไปในเซลล์ แต่จะทำอย่างนี้ได้ก็ต้องเลี่ยงระบบของเซลล์ที่ป้องกันการเข้าไปและการแปลรหัสของเอ็มอาร์เอ็นเอแปลกปลอม เช่น มีเอนไซม์ซึ่งพบเกือบทั่วไปที่เรียกว่า ribonuclease (หรือ RNAse) และทำหน้าที่สลายอาร์เอ็นเอซึ่งไม่ได้ป้องกัน[5] อนึ่ง ยังมีอุปสรรคในเซลล์ด้วย เช่น หน่วยรับของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด คือ TLR7 (toll-like receptor 7) และ TLR8 ซึ่งอยู่ที่เยื่อหุ้มเอนโดโซม หน่วยรับเช่นนี้สามารถลดการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ได้อย่างสำคัญ โดยจุดชนวนให้ปล่อยไซโตไคน์ เช่น อินเตอร์เฟียรอน และ TNF-alpha และถ้าเกิดมากพอ ก็จะโปรแกรมให้เซลล์ตาย[6]
คุณสมบัติก่อการอักเสบ/การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของอาร์เอ็นเอแปลกปลอม สามารถอำพรางโดยแปลงนิวคลีโอไซด์ในเอ็มอาร์เอ็นเอ[7] เช่น uridine สามารถแทนด้วยนิวคลีโอไซด์คล้าย ๆ กัน เช่น pseudouridine (Ψ) หรือ N1-methyl-pseudouridine (m1Ψ) และ cytosine ก็สามารถแทนด้วย 5-methylcytosine[8] นิวคลีโอไซด์คล้ายกันบางอย่าง เช่น pseudouridine และ 5-methylcytosine ก็เกิดโดยธรรมชาติในเซลล์ยูแคริโอตด้วย[9] การมีนิวคลีโอไซด์ดัดแปลงเหล่านี้เปลี่ยนโครงสร้างทุติยภูมิ (secondary structure) ของเอ็มอาร์เอ็นเอ ซึ่งลดการรู้จำของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดในขณะที่ก็ยังให้แปลรหัสเป็นโปรตีนได้อย่างมีประสิทธิภาพ[8]
เอ็มอาร์เอ็นเอปกติจะเริ่มแล้วยุติด้วยส่วนที่ไม่ได้เข้ารหัสกรดอะมิโน ลำดับเช่นนี้ที่ปลายข้าง 5′ และ 3′ ของสายเอ็มอาร์เอ็นเอเรียกว่า untranslated regions (UTRs) แปลว่า บริเวณที่ไม่ได้แปลรหัส โดยทั้งสองสำคัญต่อเสถียรภาพของเอ็มอาร์เอ็นเอ ของม็อดอาร์เอ็มเอ และต่อประสิทธิภาพของการแปลรหัสคือจำนวนโปรตีนที่ผลิตด้วย ดังนั้น ถ้าเลือก UTRs ที่ดีเมื่อสังเคราะห์ม็อดอาร์เอ็นเอ ก็อาจผลิตโปรตีนที่ต้องการในเซลล์เป้าหมายได้มากสุด[5][10]
การส่งม็อดอาร์เอ็นเอเข้าไปในเซลล์เป้าหมายมีปัญหาหลายอย่าง หนึ่ง จะต้องป้องกันม็อดอาร์เอ็นเอจากเอนไซม์ ribonuclease ที่ย่อยสลายอาร์เอ็นเอ[5] ซึ่งสามารถทำได้โดยหุ้มมันด้วยลิโปโซมเป็นต้น การทำเป็น "ห่อ" เช่นนี้สามารถช่วยให้ม็อดอาร์เอ็นเอเข้าไปในเซลล์เป้าหมายได้ นี่เป็นประโยชน์ในการสร้างวัคซีน เพราะทั้งเซลล์ dendritic cell และ macrophage[upper-alpha 1] จะกลืนอนุภาคนาโนที่ประกอบด้วยลิโปโซมแลอาร์เอ็นเอเข้าไปในตัว และทั้งสองก็มีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน[11]
อนึ่ง ยังอาจต้องการส่งม็อดอาร์เอ็นเอไปที่เซลล์ร่างกายโดยเฉพาะ ๆ เช่น ถ้าต้องการกระตุ้นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจให้แบ่งตัว ก็สามารถฉีดม็อดอาร์เอ็นเอที่หุ้มไว้เข้าไปในหลอดเลือดหัวใจโดยตรง[12]
การประยุกต์ใช้ที่สำคัญก็คือวัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอ และที่อนุมัติใช้เป็นอย่างแรกก็คือวัคซีนโควิด-19 เพื่อป้องกันไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ (SARS-CoV-2)[13][14][15][16][17][18][19] ตัวอย่างวัคซีนโควิด-19 รวมทั้ง[20] โทซินาเมแรนของบริษัทไบออนเทค/ไฟเซอร์/Fosun International, CVnCoV ของบริษัท CureVac[21][22] และ mRNA-1273 ของบริษัทโมเดิร์นา[23] โดยวัคซีนของไบออนเทคและโมเดิร์นาใช้ม็อดอาร์เอ็นเอ[24] ส่วนของ Curevac ใช้อาร์เอ็นเอที่ไม่ได้แปลง[22] การประยุกต์ใช้ม็อดอาร์เอ็นเออย่างอื่นรวมการเจริญทดแทน (regeneration) เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อหัวใจ[25][26] และมะเร็งบำบัด[27][28]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.