Что такое мРНК? Как действует вакцина?

Тело - это огромная и сложная химическая машина, в которой тысячи различных молекул действуют и реагируют, чтобы обеспечить жизнь.

В гигантской пробирке, которая является нашим телом, некоторые из этих молекул имеют фундаментальное значение в том смысле, что они управляют всем этим механизмом. В частности, молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК.

ДНК? РНК? МРНК?

ДНК - это молекула, находящаяся в ядре клетки и состоящая из двух комплементарных нитей, намотанных друг на друга, состоящая из сотен миллионов нуклеиновых оснований (более мелких молекул) и содержащая всю информацию, позволяющую организму функционировать, от его образования в эмбриональном состоянии до повседневного развития и функционирования.

ДНК состоит из миллионов нуклеиновых оснований. Но если мы рассмотрим только определенные участки ДНК, состоящие всего из десяти или нескольких тысяч нуклеиновых оснований, мы получим ген. Ген кодирует (химически) отдельный белок. Все гены составляют ДНК.

Каждая клетка имеет свою собственную копию ДНК, но они не работают непосредственно с ней для производства белков, необходимых ей для функционирования. Для этого она проходит через промежуточную молекулу: рибонуклеиновую кислоту, или РНК.

Поэтому РНК является копией небольшой части ДНК, которая служит "рабочей копией" для клетки, когда она хочет синтезировать определенный белок.

Когда клетке нужно послать молекулу РНК от ядра к остальной части клетки, это все равно, что послать генетическое сообщение от одной части к другой: эта нить РНК называется "РНК посланника", или мРНК. Таким образом, ядро делегирует синтез некоторых белков другой части клетки с помощью мРНК.

Как только РНК (или мРНК) образуется, могут происходить химические реакции: РНК позволит синтезировать белки, полезные для клетки или организма, потому что в конечном итоге это и есть цель.

Подводя итог, ДНК содержит всю генетическую программу клетки. Она присутствует в каждой клетке.
РНК - это рабочая копия части ДНК.
мРНК - это когда этот фрагмент РНК проходит через клетку.

Чтобы лучше понять, мы можем рассматривать ДНК как словарь, объясняющий, как кодировать все функции и белки, необходимые для живого существа. Если ДНК - наш словарь, каждому гену соответствует статья. Что касается РНК, думайте о ней как о копии страницы или словарной статьи, а мРНК - это когда вы посылаете скопированную страницу кому-то другому, чтобы он использовал ее вместо вас.

Краткое напоминание о том, как работает иммунная система перед лицом вируса.

Вирус, представляет собой кусок генетического материала (ДНК или РНК), защищенный белком, который служит ему мембраной. Вирус не может размножаться самостоятельно, и для этого ему нужна клетка-хозяин.

В первый раз, когда организм сталкивается с вирусом, он должен сделать антитела специфичными для белков этого вируса. Вирус является неприкасаемым до тех пор, пока организм не найдет подходящее антитело, немного похожее на то, когда вы ищете подходящий продукт для определенного вредителя (вы не избавитесь от крыс, улиток или колорадского жука картофеля, например, с теми же продуктами).

Вся эта операция требует времени для организма, и вирус может нанести большой ущерб за это время исследования.

Как только организм создал правильные антитела к присутствующему вирусу, они могут прикрепиться к поверхности вируса и действовать как маяки. Лимфоциты (белые кровяные тельца) будут нацелены на маяки и таким образом уничтожат вирус.

Если больной выздоравливает, значит, он победил вирус. Иммунная система хранит антитела, чтобы они были готовы к следующему столкновению с ними. Вот почему многие вирусные заболевания выявляются только один раз: впервые. В следующий раз организм уничтожает вирус до того, как заболеет, и вы даже не осознаете этого, все из-за этого эффекта памяти иммунной системы.

Как действует вакцина

Не все вакцины работают по одному и тому же принципу, но обычно это включает в себя предоставление пациенту ослабленной или неактивной версии вируса для тренировки организма. Организм насторожится (иногда с повышением температуры и усталостью), но это нормально и без риска: содержимое инъекции безвредно.

Идея в том, чтобы привлечь тело к созданию антител против вируса. Таким образом, когда последний действительно обнаруживается, вирус уничтожается непосредственно перед тем, как мы заболеем.

Некоторые вакцины вводят инактивированные вирусы (микробные частицы которые выращены в культуре, а затем были убиты при помощи метода термической обработки) напрямую.

В случае Covid-19 большинство вакцин работают с мРНК, которая работает несколько иначе.

Случай вакцины мРНК

Во время заражения вирусом нить генетического материала (РНК в случае SARS-CoV-2) попадает в клетку-хозяин, и именно хозяин позаботится о дублировании вируса. Затем вирус выделяется в организме в больших количествах.

Следует понимать, что инфицированная клетка будет использовать РНК вируса, как если бы она была собственной. Клетка разницы не видит. Хуже того: слишком занятая следованием инструкциям вируса, клетка забывает о своем нормальном функционировании и может погибнуть.

А как насчет вакцины мРНК?

В этих вакцинах мы вводим не весь вирус, а только часть РНК вируса. Эта РНК безвредна (не вызывает болезней), но она проникает в клетки и заставляет их производить белки.

Тогда именно эти белки станут мишенью для антител и иммунной системы.

Конечно, произведенный белок должен иметь ту же "подпись", что и сам вирус: таким образом, антитело против этого белка может быть использовано против настоящего вируса, и именно для этого и предназначена вакцина такого типа.

Цель всегда состоит в том, чтобы научить организм вырабатывать нужные антитела, но вместо того, чтобы напрямую вводить дезактивированную форму вируса, вы вводите только кусочек его РНК. Именно организм хозяина будет производить белки, которые необходимы иммунной системе.

РНК и мРНК - не очень стабильные молекулы: они быстро разлагаются (за несколько часов). В организме РНК - это просто работающая генетическая молекула. Она обречена быстро исчезнуть после того, как ее работа будет сделана. В случае вакцины, с другой стороны, РНК должна храниться достаточно долго между производством в лаборатории и инъекцией пациенту. Это объясняет, почему эти вакцины необходимо хранить в холодном состоянии и почему вся логистика настолько проблематична: мы говорим о сильном холоде, иногда до −70 °C, которые трудно достичь.

Зачем вакцинировать как можно больше людей?

Цель вакцины - сделать человека невосприимчивым к заболеваниям. Это должно предотвратить их заболевание, страдания и последствия, которые оставил бы после себя настоящий вирус, а также передачу болезни другим людям: задействованная иммунная система уничтожает вирус до того, как он станет заразным.

Если вакцинировано достаточное количество людей, вирус перестанет циркулировать, как только встретит вакцинированного человека, тем самым защитив всех.

Это происходит естественным образом, если иммунизируется достаточно большая часть населения (естественным путем или путем вакцинации). Для SARS-CoV-2 эта доля оценивается в 60% населения.

Поэтому достаточно было бы вакцинировать 2/3 населения, чтобы вирус значительно прекратил циркуляцию. В этом случае мы добились группового иммунитета: обеспечена защита всего населения в целом. Вакцинация оставшейся 1/3 людей остается полезной, поскольку позволяет защитить не только группу, но и отдельных лиц в случае нового контакта с болезнью.

Групповой иммунитет не подавляет вирус: он только мешает ему легко циркулировать. Индивидуальный иммунитет помогает подавить вирус на индивидуальном уровне.

Кроме того, вирусы, как и все организмы, быстро развиваются. Самый быстрый способ искоренить болезнь - это искоренить ее до того, как возникнет устойчивая эволюция, и, следовательно, подвергнуться новой пандемии и искать новую вакцину (как, например, в случае с гриппом).

Следовательно, в настоящее время важно быстро провести вакцинацию всего населения.

Заключение

МРНК - это цепь РНК, которая сама по себе эквивалентна части ДНК. МРНК позволяет клетке работать, не касаясь самой ДНК, которая остается скрытой в ядре клетки. Клетка может синтезировать определенные белки, которые ей необходимы, с помощью мРНК.

Вакцина использует мРНК вируса: клетки организма будут использовать эту мРНК, как если бы она была собственной, и синтезировать белок, для которого эта мРНК кодирует.

Этот белок, хотя и вырабатывается клеткой хозяина и безвреден, остается белком, чуждым человеческому организму, и поэтому он будет нацелен на иммунную систему, у которой тогда будет достаточно времени, чтобы найти антитело, в то время как если он столкнется с реальным вирусом, последний может начать наносить ущерб в течение этого времени.