Het idee om genetisch materiaal te gebruiken om een ​​immuunrespons te produceren, heeft een nieuwe wereld geopend voor medische toepassingen die ver buiten het bereik van traditionele vaccins ligt. De techniek achter de mRNA-vaccins die de meesten onder ons ondertussen al hebben gehad tegen het coronavirus, gaat zo gebruikt kunnen worden om onder meer kanker en genetische ziekten te behandelen.

De twee meest succesvolle coronavirusvaccins – de Pfizer- en Moderna-vaccins – zijn beide mRNA-vaccins of nucleïnezuurvaccins. Ze wekken een immuunrespons op door DNA of RNA toe te dienen dat de cel opdracht geeft om coronaviruseiwitten aan te maken. In het geval van SARS-CoV-2 is dat het spike-eiwit. Dit type vaccin is al ongeveer 30 jaar in de maak. Nucleïnezuurvaccins zijn dus gebaseerd op het idee dat DNA RNA maakt en dat RNA vervolgens eiwitten maakt. Voor een bepaald eiwit kunnen we, zodra we de genetische sequentie of code kennen, een mRNA- of DNA-molecuul ontwerpen dat de cellen van een persoon ertoe aanzet om het te gaan maken.

De mRNA-vaccins werkten aanvankelijk niet erg goed. Ze waren onstabiel en veroorzaakten behoorlijk sterke immuunreacties die niet per se wenselijk waren. Heel lang stonden DNA-vaccins op de voorgrond en de allereerste klinische proeven waren met een DNA-vaccin. Maar ongeveer zeven of acht jaar geleden begonnen mRNA-vaccins het voortouw te nemen.

Onderzoekers konden veel van de problemen oplossen – met name de instabiliteit – en ontdekten nieuwe technologieën om mRNA in cellen af ​​te leveren en manieren om de coderende sequentie te wijzigen om de vaccins veel veiliger te maken voor gebruik bij mensen. De technologie was klaar om een ​​revolutionair hulpmiddel voor de geneeskunde te worden net toen Covid-19 toesloeg.

Wat maakt nucleïnezuurvaccins anders dan traditionele vaccins? De meeste vaccins induceren antilichaamreacties. Antilichamen vormen het primaire immuunsysteem dat infecties blokkeert. Toen wetenschappers begonnen met het bestuderen van nucleïnezuurvaccins, ontdekten ze dat, omdat deze vaccins tot expressie worden gebracht in onze cellen, ook zeer effectief waren in het opwekken van een T-celrespons. Deze ontdekking zette echt aan tot nadenken over hoe onderzoekers nucleïnezuurvaccins kunnen gebruiken, niet alleen voor infectieziekten, maar ook voor immunotherapie voor de behandeling van kankers en chronische infectieziekten – zoals HIV, hepatitis B en herpes – evenals auto-immuunziekten en zelfs voor gentherapie.

Hoe kan een vaccin kanker of chronische infectieziekten behandelen?

T-celreacties zijn erg belangrijk voor het identificeren van cellen die zijn geïnfecteerd met chronische ziekten en afwijkende kankercellen. Ze spelen ook een grote rol bij het verwijderen van deze cellen uit het lichaam. Wanneer een cel kankerachtig wordt, begint deze neo-antigenen te produceren. In normale gevallen detecteert het immuunsysteem deze neo-antigenen, herkent het dat er iets mis is met de cel en elimineert die. De reden dat sommige mensen tumoren krijgen, is dat hun immuunsysteem niet helemaal in staat is om de tumorcellen te elimineren, zodat de cellen zich voortplanten.

Met een mRNA- of DNA-vaccin is het doel om uw lichaam beter in staat te stellen de zeer specifieke neo-antigenen te herkennen die de kankercel heeft geproduceerd. Als je immuunsysteem die beter kan herkennen en zien, zal het de kankercellen aanvallen en uit het lichaam verwijderen.

Dezelfde strategie kan worden toegepast op de eliminatie van chronische infecties zoals HIV, hepatitis B en herpes. Deze virussen infecteren het menselijk lichaam en blijven voor altijd in het lichaam, tenzij het immuunsysteem ze elimineert. Net zoals nucleïnezuurvaccins het immuunsysteem kunnen trainen om kankercellen te elimineren, kunnen ze worden gebruikt om onze immuuncellen te trainen om chronisch geïnfecteerde cellen te herkennen en te elimineren.

Maar hoe ver staan we met deze vaccins?

Enkele van de allereerste klinische proeven met nucleïnezuurvaccins vonden plaats in de jaren negentig en waren gericht op kanker, in het bijzonder op melanoom. Tegenwoordig zijn er een aantal lopende klinische mRNA-onderzoeken voor de behandeling van melanoom, prostaatkanker, eierstokkanker, borstkanker, leukemie, glioblastoom en andere, en er zijn enkele veelbelovende resultaten geboekt. Moderna heeft onlangs veelbelovende resultaten aangekondigd met haar fase 1-onderzoek waarbij mRNA wordt gebruikt voor de behandeling van solide tumoren en lymfoom.

Er zijn ook veel lopende onderzoeken naar kanker-DNA-vaccins, omdat DNA-vaccins bijzonder effectief zijn in het induceren van T-celreacties. Een bedrijf genaamd Inovio heeft onlangs een significant effect aangetoond op baarmoederhalskanker, veroorzaakt door het humaan papillomavirus bij vrouwen die een DNA-vaccin gebruiken.

Kunnen nucleïnezuurvaccins auto-immuunziekten behandelen?

Auto-immuunziekten treden op wanneer de immuuncellen van een persoon een deel van het eigen lichaam van de persoon aanvallen. Een voorbeeld hiervan is multiple sclerose. Als je multiple sclerose hebt, vallen je eigen immuuncellen myeline aan, een eiwit dat de zenuwcellen in je spieren bedekt.

De manier om een ​​auto-immuunziekte te elimineren, is door immuuncellen te moduleren om te voorkomen dat ze je eigen eiwitten aanvallen. In tegenstelling tot vaccins, die tot doel hebben het immuunsysteem te stimuleren, probeert de behandeling van auto-immuunziekten het immuunsysteem te dempen, zodat het stopt met aanvallen op iets dat het gerust moet laten. Onlangs hebben onderzoekers een mRNA-vaccin gemaakt dat codeert voor een myeline-eiwit met licht aangepaste genetische instructies om te voorkomen dat het immuunresponsen stimuleert. In plaats van normale T-cellen te activeren die de immuunrespons verhogen, zorgde het vaccin ervoor dat het lichaam T-regulerende cellen produceerde die specifiek alleen de T-cellen onderdrukten die myeline aanvielen.

Nog andere toepassing: gentherapie

De laatste toepassing is eigenlijk een van de allereerste dingen waar onderzoekers aan dachten om DNA- en mRNA-vaccins te gebruiken voor: gentherapie. Sommige mensen worden geboren zonder bepaalde genen. Het doel van gentherapie is om cellen te voorzien van de ontbrekende instructies die ze nodig hebben om een ​​belangrijk eiwit te produceren.

Een goed voorbeeld hiervan is cystische fibrose, een genetische ziekte die wordt veroorzaakt door mutaties in een enkel gen. Met behulp van een mRNA-vaccin onderzoeken onderzoekers de haalbaarheid om het ontbrekende gen in wezen te vervangen en iemands lichaam in staat te stellen het ontbrekende eiwit tijdelijk te produceren. Als het eiwit eenmaal aanwezig is, kunnen de symptomen verdwijnen, in ieder geval tijdelijk. Het mRNA zou niet lang in het menselijk lichaam blijven bestaan, noch zou het in het genoom van mensen integreren of het genoom op enigerlei wijze veranderen. Er zouden dus extra doses nodig zijn naarmate het effect minder wordt. Onderzoek heeft uitgewezen dat dit concept haalbaar is, maar er is nog wel wat werk aan.

(kg)