واکسن DNA و mRNA از مواد ژنتیکی برای ارسال اطلاعات به سلول های انسانی و حدف پاسخ سیستم ایمنی بدن استفاده می کنند. تولید واکسن های DNA آسان و مقرون به صرفه است و بر خلاف واکسن های RNA، در دمای اتاق پایداری خود را حفظ می کنند. این ویژگی ها باعث شده تا این واکسن ها برای واکسینه کردن جمعیت زیادی از مردم مفید واقع شوند.
واکسن های DNA از مولکول های کوچک و دایره ای شکل DNA به نام پلامیدز برای معرفی یک ژن از عامل باکتریایی یا ویروسی جهت تحریک بروز پاسخ ایمنی بدن استفاده می کنند.
به طور مثال، ZyCoV-D که یک واکسن DNA کووید 19 است و به تازگی در هند مورد تایید قرار گرفته است، حاوی پلاسما بوده که نوعی ژن را حمل می کند؛ این ژن نشان دهنده افزایش میزان پروتئین SARS-CoV-2 می باشد.
پس از این که پلاسما وارد سلول انسانی شد بایستی به سیتوپلاسم که در کنار غشاء مغزی قرار دارد رفته و سپس وارد سلول مغزی شود.
آنزیم های موجود در مغز شروع به تغییر ژن باکتریایی یا ویروسی می کنند که پلاسما با خود به RNA پیام رسان {mRNA} آورده است. سپس mRNA باید به سمت سیتوپلاشم حرکت کند؛ جایی که آنزیم ها به پروتئین ویروسی یا باکتریایی تبدیل شده اند.
سیستم ایمنی بدن با پروتئین ویروسی یا باکتریایی مانند عوامل خارجی رفتار کرده و امکان بروز پاسخ ایمنی را از بین می برد.
این پاسخ به صورت تدریجی ایجاد می شود زیرا سیستم ایمنی بدن تا پیش از این با این نوع پروتئین باکتریایی یا ویروسی برخوردی نداشته است.
واکسن زدن باعث شکل گیری سلول های ایمنی حافظه می شود. زمانی که فرد دچار عفونت می شود، این سلول ها به سرعت عوامل باکتریایی یا ویروس را شناسایی کرده و مانع از وخیم تر شدن بیماری می شوند.
میزان پلاسما DNA در عرض چند هفته کاهش می یابد اما این سلول های ایمنی حافظه از بدن برای همیشه در برابر پاتوژن محافظت می کنند. با دکتر چک همراه باشید…
واکسن های DNA و mRNA: چه تفاوتی با یک دیگر دارند؟
واکسن های mRNA مشابه با واکسن های DNA به انتقال مواد ژنتیکی به سلول های انسانی می پردازند تا با یک یا چندین پروتئین ویروسی یا باکتریایی ترکیب شوند.
با وجود شباهت های زیادی که واکسن های DNA و mRNA دارند، چندین تفاوت بارز نیز میان آن ها وجود دارد.
برای این که میزان اثر گذاری واکسن های DNA افزایش یابد، پلاسما DNA بایستی از غشاء مغزی عبور کرده، وارد سیتوپلاسم شده و سپس با عبور از غشاء مغزی به سلول مغزی برسد.
اما از سوی مقابل، واکسن RNA برای این که بتواند وارد سیتوپلاسم شود باید تنها از غشاء مغزی عبور کند. سیتوپلاسم حاوی آنزیم هایی است که از اطلاعات ژنتیکی موجود در مولکول های mRNA برای ترکیب پروتئین های باکتریایی یا ویروسی استفاده می کند.
با توجه به این که واکسن های DNA برای ورود به مغز سلول باید یک مرحله بیشتر را طی کنند، باعث بروز پاسخ ایمنی بسیار کمتری در مقایسه با واکسن های mRNA می شوند.
البته یک پلاسما DNA می تواند نسخه های زیادی از mRNA تولید کند. به محض این که پلاسما DNA وارد مغز شد، پروتئین های ویروسی و باکتریایی بیشتری در مقایسه با یک مولکول واکسن mRNA تولید می کند.
به گفته یکی از پزشکان برجسته، واکسن های DNA ذاتا به اندازه واکسن های mRAN تحریک کننده سیستم ایمنی بدن نیستند اما مشخص نیست که این مسئله یک نقطه ضعف محسوب می شود یا نقطه قوت زیرا التهاب ناشی از واکسن های mRNA باعث محدود کردن کارایی آن ها می شود.
وی در ادامه می گوید که با وجود این که ممکن است مردم التهاب ماهیچه ها و دیگر عوارض جانبی ناشی از تزریق واکسن های RNA در هنگام شیوه ویروس همه گیر کووید 19 را تحمل کنند، اما این عوارض جانبی باعث می شود تا کارایی آن ها در برابر بیماری های غیر همه گیر کم شود.
واکسن های mRNA آسیب پذیر بوده و باید حتما در انبار نگهداری شده و هنگام حمل و نقل نیز باید در محفظه هایی با دمای سرد یا بسیار سرد جابجا شوند. اما از سوی دیگر، واکسن های DNA پایداری بیشتری دارند و ذخیره و حمل و نقل آن ها آسان تر از واکسن های mRNA می باشد.
به طور مثال، واکسن DNA کووید 19 با نام ZyCov-D در دمای اتاق برای مدت حداقل سه ماه و در دمای 2 تا 8 درجه سانتی گراد حتی برای مدت زمان های بیشتر نیز پایداری خود را حفظ می کند؛ بنابراین این واکسن مناسب مکان هایی که منابع محدود دارند، نمی باشد.
البته نگرانی هایی از بابت امن بودن واکسن های DNA وجود دارد. به گفته دکتر جرمی کمیل در این زمینه توجه کنید:
“نگرانی هایی وجود دارد مبنی بر این که DNA خارجی ممکن است با DNA ما ادغام یا دوباره ترکیب شود. به واسطه تکنولوژی واکسن mRNA فعلی مسیر رسیدن به موفقیت بسیار هموار می شود زیرا این واکسن مستقیما پروتئین را وارد بدن کرده و نیازی به سلول مغزی برای عمل کردن ندارد.”
مزایای واکسن های DNA و mRNA در مقایسه با واکسن های قدیمی
هر دو واکسن DNA و mRNA از واکسن های ژنتیکی هستند که مزایای بسیار بی شماری در مقایسه با واکسن های قدیمی دیگر دارند.
در تولید برخی از واکسن های قدیمی از ویروس ها یا عوامل باکتریایی ضعیف شده یا غیر فعال برای تحریک سیستم ایمنی بدن استفاده میشد. استفاده از این پاتوژن های غیرفعال یا کشته شده باعث بروز پاسخ ایمنی ضعیف تر می شوند؛ ضعیف تر از پاسخ مورد انتظار ما.
در واکسن های زیر گروه باز ترکیب از پروتئین های باکتریایی یا ویروس استفاده می شود که تخمیر شده یا باکتری هایی که ترکیب شده اند. تزریق واکسن های زیر گروه باعث ایجاد پاسخ ایمنی قدرتمند نمی شود و اغلب باید چندین دوز از آن ها تزریق شود. علاوه بر این، طراحی و تولید واکسن های زیر گروه بسیار زمانبر و چالش برانگیز است.
بر خلاف واکسن هایی که از پاتوژن های ضعیف شده استفاده می کنند، واکسن های DNA و RNA تنها اطلاعات مورد نیاز برای تولید یک یا چندین پروتئین ویروسی یا باکتریایی را حمل می کنند و نمی توانند تمام پاتوژن را تولید کنند. علاوه بر این، واکسن های ژنتیکی تمام قسمت های سیستم دفاعی بدن را فعال می کنند تا بهتر از پاتوژن های غیرفعال و واکسن های زیر گروه از بدن محافظت شود.
علاوه بر این، فرایند ساخت و تولید واکسن های DNA و RNA هزینه زیادی ندارد و آسان تر از تولید واکسن های زیر گروه و دیگر واکسن های قدیمی است. علاوه بر این، امکان تولید این دو نوع واکسن در مقیاس های گسترده تر نیز وجود دارد.
در واکسن های DNA و RNA از رشته های DNA یا RNA استفاده می شود که اطلاعات درباره پروتئین باکتریایی یا ویروسی مورد نظر را حمل می کنند. تولید کنندگان از طریق فرایندهای شیمیایی می توانند این لایه ها را با یک دیگر ترکیب کنند؛ این به آن معنا است که به سرعت خود را با فرایند تولید واکسن DNA و RNA برای عکس العمل نشان دادن نسبت به ظهور ویروس یا عامل جدید وفق می دهند.
واکسن های DNA: چشم اندازها
دانشمندان در طول سه دهه اخیر مطالعات زیادی در این زمینه انجام داده اند تا نگرانی ها از بابت پاسخ ایمنی تضعیف شده که با واکسن های DNA ایجاد می شوند را شناسایی کنند. از جمله این روش ها می توان به ارتقا پایداری پلاسما برای کاهش سرعت تحلیل رفتن آن، تغییر توالی های DNA برای افزایش میزان بیان پروتئین و استفاده از مواد کمکی برای بهبود پاسخ ایمنی تولید شده با واکسن اشاره کرد.
در قسمت قابل توجهی از این مطالعات بر ارتقا روش های ارائه واکسن های DNA به منظور بروز پاسخ های ایمنی قدرتمندتر تمرکز شده است. در شیوه های سنتی به این صورت بود که تزریق واکسن DNA به زیر پوست یا داخل ماهیچه تزریق میشد اما امروزه محققان به دنبال روش هایی هستند که دیگر نیازی به تزریق وجود نداشته باشد.
تا پیش از این از واکسن های DNA تنها برای تزریق به دام و احشام استفاده میشد زیرا پاسخ ایمنی تولید شده با این واکسن ها در انسان ها محدود بود. واکسن DNA کووید 19 به عنوان اولین واکسن DNA شناخته می شود که تاییدیه برای تزریق انسانی را دریافت کرده است.
مورد قابل توجهی که درباره واکسن ZyCoV-D وجود دارد، استفاده از دستگاهی ساده و بدون نیاز به سوزن است که از فشار بالا برای نفوذ واکسن به بدن از طریق سطح پوست استفاده می کند.
امروزه آزمایش های انسانی زیادی انجام می شود تا پتانسیل واکسن های DNA در برابر بیماری های عفونی دیگر نیز بررسی شود. این ها شامل واکسن هایی در برابر بیماری های عفونی مانند HIV، ویروس ابولا، ویروس زیکا، آنفولانزا، ویروس هرپس و ویروس پاپیلوم انسانی می شود.
علاوه بر این، دانشمندان امروزه مشغول مطالعه بر روی تاثیرات واکسن های DNA بر روی انواع مختلفی از سرطان از قبیل سرطان های پانکراس، پستان و دهانه رحم هستند. پروتئین های موجود در سلول های تومور با سلول های سالم متفاوت است و واکسن های DNA به سیستم ایمنی بدن آموزش می دهند که چگونه باید سلول های تومور را شناسایی کرده و از بین ببرد.
