mRNA-vaccin: en viktig spelare i kampen mot infektioner

Vacciner verkar genom att lära immunsystemet hur det ska bekämpa en sjukdom om det någonsin skulle komma i kontakt med den. Vacciner hör till de allra största framgångarna inom medicin och hälsa. De har räddat miljoner liv, och till och med lyckats utrota en infektion helt – smittkopporna. Men att ta fram ett vaccin mot en sjukdom brukar ta lång tid. Vaccinet mot mässling tog 28 år att utveckla, vaccinen mot HPV tog 15 år. Mot andra virus, som HIV, finns fortfarande inget vaccin trots att forskningen pågått i decennier.

Utvecklingen av mRNA-vacciner är en teknik som möjliggör en snabb vaccinutveckling. Tekniken för att tillverka mRNA-vaccin grundar sig på en teknik som utvecklats sedan 1990-talet, och utvecklingen tog särskild fart under ebolaepidemierna och än snabbare fart under covidpandemin.

Vaccintekniken mRNA tog fart vid covid-19

Mycket av arbetet kring mRNA-vaccin hade gjorts innan covidpandemin. Vaccinmodellen hade studerats inom ramen för cancervacciner i kliniska studier, och också för att ta fram ett vaccin mot både SARS-CoV och MERS-CoV. När man såg behovet av att snabbt få fram ett vaccin under covidpandemin ställde forskarna om väldigt snabbt och använde sig av den nya tekniken.

Det nya sättet att transportera budbärar-RNA in i en cell och utnyttja människans egen kropp för att framställa vaccinets aktiva substans, antigenet, har förkortat den tid som behövs för att utveckla vaccin.

mRNA-vaccin kan snabbt anpassas till virusvarianter

Den stora fördelen med mRNA-vaccinet är att det inte innehåller levande, hela avdödade, eller delar av virus, till skillnad från traditionella vacciner. Detta gör det mindre troligt att det kan orsaka sjukdom i en person som vaccineras jämfört med levande vaccin. Dessutom kan tillverkningen av mRNA-vaccinet ske mycket snabbare än tillverkning av traditionella vacciner.

En annan fördel med mRNA-vaccinet är att det kan anpassas snabbt och enkelt till nya virusvarianter. Detta kan vara särskilt relevant i samband med virus som muterar mycket och anpassar sig till omgivningen.

Hur fungerar mRNA-vaccinet?

mRNA-vaccinet är en ny typ av vaccin som fungerar genom att introducera en liten bit genetiskt material, som liknar det som viruset har, i kroppen. Detta genetiska material kallas budbärar-RNA (messengerRNA = mRNA), vilket instruerar celler att producera ett protein som finns på ytan av viruset. Detta protein utlöser en immunreaktion, vilket förbereder kroppen att bekämpa viruset om det stöter på det i framtiden.

Efter injektionen med ett mRNA-vaccin tas det upp av celler vid vaccinets injektionsställe, vilka därefter producerar vaccinets aktiva substans och visar det för immunsystemceller som i sin tur aktiveras. Vaccinet som injiceras innehåller alltså ingen del av viruset det ska skydda mot, utan ger kroppen instruktioner för att producera vaccinproteinet så att kroppen kan börja bilda antikroppar mot viruset.

När det gäller COVID-19-vacciner instruerar mRNA:t cellerna att producera spikeproteinet som finns på utsidan av SARS-CoV-2-viruset. När kroppens immunsystem upptäcker dessa främmande proteiner producerar det antikroppar och andra immunceller för att bekämpa vad som ser ut som en infektion. Sedan, om immunsystemet stöter på det proteinet igen i framtiden (en faktisk SARS-CoV-2-virusinfektion, till exempel), är det redo att ge ett snabbt svar.

Vaccinteknik vid framställning av mRNA-vaccin

Det mRNA som vaccinet innehåller produceras syntetiskt i ett laboratorium. Det behövs inga djur- eller människoceller för att producera det.

För att göra ett mRNA-vaccin måste forskare först identifiera ett protein på utsidan av viruset som kroppens immunsvar kommer att reagera på (“målproteinet”). Proteinet de väljer måste vara tillräckligt olikt proteiner på utsidan av kroppens egna celler, så att immunförsvaret bara angriper viruset. Forskarna identifierar sedan DNA som har informationen för att göra målproteinet och använder DNA:t för att producera mRNA för målproteinet. När tillräckligt med mRNA har gjorts bryts DNA:t ner för att säkerställa att endast mRNA:t förpackas i vaccinet. Snabbheten och effektiviteten av denna process kan göra stora mängder mRNA på kort tid.

mRNA är en ömtålig molekyl, så den är “inlindad” i en fettbaserad bubbla för att skydda den. Vaccinet stärks med stabiliserande molekyler som bland annat ser till att det beter sig som det ska i kroppen. Efter förpackning förvaras och skickas vaccinet vid mycket låga temperaturer för att hjälpa till att hålla mRNA:t intakt och vaccinet säkert och effektivt.

Vaccinforskare svarar på frågor om mRNA-tekniken

Matti Sällberg är vaccinforskare och professor i biomedicinsk analys och arbetar vid institutionen för laboratoriemedicin på Karolinska Institutet. Där leder han ett team som forskar kring vaccin mot virussjukdomar. Doktorn.com frågar Matti Sällberg om det kan finnas några nackdelar med mRNA-vaccintekniken, och han svarar:

-Vi vet inte ännu riktigt lika mycket om mRNA vacciner som vi gör när de gäller de äldre vaccinmodellerna. Vi vet till exempel inte hur stora mRNA-molekyler som vi kan tillverka och använda, det skulle kunna vara en begränsande faktor. I produktionen av mRNA krävs också en kylkedja som håller minus 70 grader. Det är så klart en begränsande faktor för produktion, transport och förvaring. Det problemet kommer man nog kunna lösa snart, det är ett rent tekniskt problem och det brukar vi vara bra på att lösa ganska snabbt.

På sociala medier har det spekulerats i om vaccinets mRNA kan bli en del av cellers arvsmassa hos människan. Matti Sällberg förklarar att det inte är helt obefogat att man har funderingar och oro kring en ny metod, men understryker att vi faktiskt blir infekterade av olika RNA-virus hela tiden, och vore det så att dessa inkorporerades i vår arvsmassa skulle forskare ha sett det för länge sedan. RNA och DNA har dessutom mycket olika strukturer, därför kan vaccinets mRNA inte byggas in i cellernas arvsmassa.

-mRNA har dessutom en kort livslängd och bryts ned mycket fort. Det är så celler normalt fungerar för att kunna slå på och stänga av produktion av protein. Även det mRNA som vi producerar själva i våra celler måste kunna brytas ned snabbt, och likadant är det med mRNA som är syntetiskt, berättar Matti Sällberg.

mRNA-vaccin utvecklas mot flera olika infektioner

Utvecklingen och förfiningen av mRNA-tekniken fortsätter. mRNA-vaccin kan produceras snabbt och billigt och bli mer tillgängligt för människor runt om i världen.

-Den stora fördelen med mRNA-vaccin är att det går snabbt att ta fram. Man kan i princip använda samma produktionsanläggning för många olika vaccintyper – och där producera vilken mRNA-produkt som helst. Alla olika steg för att ta fram mRNA-vaccinet kräver en begränsad mängd utrustning, till skillnad från många klassiska vaccintyper. Ska man göra ett klassiskt vaccin som odlas på hönsägg måste man ju ha en lokal för hönsen, en lokal för att injicera viruset i äggen och odla det aktiva ämnet i vaccinet, och ytterligare en för att utvinna vaccinet. Med mRNA-vaccin slipper vi också en besvärlig produktions- och reningsprocess. Tekniken är i sig visserligen dyr, men har nu visat sig lämplig för att skala upp och producera vaccin i stora mängder, berättar Matti Sällberg.

Forskare testar nu mRNA-vaccin mot virus som rabies, zika, herpes, Epstein-Barr, ebola och HIV i djur och människor.

Ebola är en sjukdom som har drabbat världen hårt under de senaste decennierna. mRNA-vaccinet har visat sig vara effektivt i att skydda mot ebolaviruset i djurstudier, och forskare arbetar nu på att utveckla en version som kan testas på människor. Många års forskning har också gått till att bekämpa HIV, viruset som orsakar AIDS. Med mRNA-teknologin är det nu möjligt att utveckla vacciner som utlöser en bredare immunsvar, vilket skulle kunna innebära ett stort steg framåt i kampen mot denna dödliga sjukdom.

-mRNA-vaccin kommer inte lösa alla våra problem med infektioner och vaccin, men det är ett mycket bra komplement till det vi redan har, förklarar Matti Sällberg.

Forskning kring mRNA-vaccin och cancersjukdomar

Forskning pågår också för att kunna använda mRNA-tekniken för att vaccinera mot eller behandla cancersjukdomar. Även vaccin mot hjärt- och kärlsjukdomar, sällsynta sjukdomar och autoimmuna sjukdomar (som exempelvis MS) kan tas fram.

-Cancerteknologi med mRNA-vaccin som behandling är på gång, men vi vet ännu inte hur vaccinet ska se ut. Sannolikt kommer varje individuell person med cancer behöva sitt eget skräddarsydda vaccin. Alla har sina individuella mutationer i sina cancerceller, och behandling med mRNA skulle då behöva anpassas till varje individ. Men det är definitivt tänkbart och fullt möjligt att framöver använda kroppens eget immunsystem för att bota cancer, säger Matti Sällberg.

När det gäller genetiska sjukdomar beskriver Matti Sällberg att man i framtiden kan tänka sig att mRNA-tekniken kan vara en hjälp när vi ska behandla en person vars sjukdom innebär att man producerar för lite av ett visst protein. Men ska man mer långsiktigt behandla en genetisk sjukdom behövs sannolikt annan teknik.

-mRNA ger uttryck under kort tid, därför passar det bra för vaccin. Det ger ett tillfälligt uttryck i våra celler. Vill man ha uttryck i cellerna under lång tid får man istället ge den friska genen med hjälp av en virusvektor som överför det korrekta DNA:t. Det används idag framgångsrikt vid en genetisk ögonsjukdom. Genom att föra över DNA och integrera i cellernas arvsmassa sitter effekten i flera år, säger Matti Sällberg.

Fakta: Så fungerar olika typer av vacciner

DNA-vaccin

Består av en bit DNA från viruset och fungerar genom att DNA:t styr tillverkningen av ett protein som är unikt för viruset. Immunsystemet uppfattar proteinet som främmande och börjar bilda antikroppar mot det. Vaccinet kan tillverkas genom att den aktuella genetiska sekvensen sätts in i bakterier som odlas upp till större mängd.

Fördelar: Flexibelt, kan snabbt utvecklas. Tål förvaring i fyra plusgrader eller till och med i rumstemperatur.

Nackdelar: Svårt att få in i cellkärnan.

Används mot: Covid-19, ett DNA-vaccin är godkänt i Indien.

mRNA-vaccin

Består av mRNA-molekyler omslutna i fettmolekyler och fungerar genom att mRNA:t styr tillverkningen av protein som är unikt för viruset. Immunsystemet uppfattar proteinet som främmande och börjar bilda antikroppar mot det. Tillverkningen i fabriken startar med produktion av DNA (på liknande sätt som för DNA-vaccin), som sedan omvandlas till RNA.

Fördelar: Flexibelt, kan snabbt utvecklas, lätt att administrera.

Nackdelar: Känsligt , måste förvaras i mycket låga temperaturer.

Används mot: Covid-19.

Virusvektorvaccin

Innehåller (liksom mRNA och DNA-vaccin) genetiska instruktioner för att bilda ett protein. Men genen har satts in i ett försvagat virus. Viruset infekterar kroppens celler, och där kan genen ge instruktioner för att bilda det önskade proteinet. Proteinet sätter i sin tur igång ett immunsvar.

Fördelar: Ger ett immunsvar som förutom antikroppar också ofta inkluderar T-celler som kan döda virus.

Nackdelar: Fungerar sämre för varje vaccination eftersom immunförsvaret känner igen viruset.

Används mot: Covid-19 och Ebola.

Levande vaccin

Består av en försvagad version av det virus som framkallar sjukdomen. Kan tillverkas genom att virus får passera upprepade gånger genom celler från en annan djurart, till exempel kycklingäggceller. För varje odlingsomgång blir viruset lite mer anpassat till kycklingcellerna och mindre anpassat till mänskliga celler, men det kan fortfarande föröka sig i vår kropp och aktivera vårt immunförsvar.

Fördel: Effektiva. Ger ett starkt immunsvar, ofta lång immunitet.

Nackdel: Det kan finnas en risk att vaccinet ger upphov till sjukdom, även om den risken är mycket liten. Ska inte användas under graviditet.

Används mot: Påssjuka, mässling, gula febern, polio.

Virusliknande partiklar

Består av en tom partikel med flera proteiner på ytan, vilket gör att det liknar ett virus.

Fördel: Ett säkert alternativ till levande vaccin eftersom partikeln inte kan föröka sig i kroppen. Immunförsvaret reagerar kraftfullt på partikeln och ger starka antikroppssvar.

Används mot: HPV, Hepatit B.

Inaktiverade vaccin

Består av en inaktiverad, avdödad version av viruset eller toxiner från bakterier. Produktionen börjar med att virus dödas med värme eller kemikalier.

Fördel: Säkra.

Nackdel: Ger inte lika bra immunitet som levande vaccin. Flera doser behövs.

Används mot: Hepatit A, influensa, TBE, rabies, polio.

Subprotein-vaccin           

Består av en liten del av viruset, ofta ett protein på virusets yta, som immunförsvaret kan känna igen som främmande. Produktionen av subprotein-vaccin är mer utmanande och kräver ofta hjälp av en adjuvant, vilket förstärker immuneffekten. Subprotein-vaccin framställs med hjälp av odlade bakterier eller celler.

Fördel: Säkra vaccin och stimulerar ofta starka antikropssvar.

Nackdel: Kan vara mer utmanande att producera på rätt sätt och att framställa i stor skala. Ger inte lika bra immunitet som levande vaccin. Flera doser behövs.

Används mot: Kikhosta, Pneumokocker, bältros med flera.