Spike-mRNA aşıları ile ilgili sorular:

1.      mRNA aşılarının (Pfizer-Biontech/Moderna) yapısal özellikleri nelerdir?

Mevcut mRNA-temelli aşılar SARS-CoV-2 spike proteinin tam değiştirilmiş kodunu (S1 artı S2) içermektedir. Bu aşılara mRNA-temelli denmesinin sebebi aslında doğal mRNA’dan bazı yapısal farklılıklar içermesidir ve aynı zamanda kodon dizisinde de bazı değişiklikler vardır (1).

a.       Uridine yerine N1-methylpseudouridine kullanılmıştır (m1Ψ)  (2)

b.       Spike proteinde iki amino asit modifikasyonu yapılmıştır (protein katlanmasını teşvik için)

c.        Codon optimizasyonu yapılarak G-C oranları artırılmıştır

2.      Bu özellikler neden gerekmektedir?

Doğal koşullarda yabancı mRNA immunojeniktir. Dışarıdan verildiğinde hücre mRNA’yı tanır ve yok eder. Bu modifikasyonlar (uridine yerine pseudouridine eklenmesi) hücrelerin yabancı mRNA’yı tanıyamamasını sağlamaktadır . N1-Methyl-pseudouridine ise RNase’larla yıkımını sınırlayarak mRNA’nın stabil ve uzun süre kalmasını sağlar.

3.      Bu özelliklerin yaratabileceği sorunlar

a.  mRNA DNA’ya entegre olabilir

mRNA retroposition adı verilen bir mekanizma ile (L1-elementi) DNA’ya eklenebilmektedir. Bu mekanizmanın efektif çalışması mRNA’nın yıkım hızına ve yapısal özelliklerine bağlı olarak değişir. BNT162b2 yapısal olarak retroposition için uygundur.

“In any case, the sequence length of BNT162b2 mRNA falls very close to the average mRNA length of parental genes, indicating that the sequence length of BNT162b2 mRNA will likely not be an obstacle to retroposition” (3).

İnsan hücresinde mRNA çok çabuk yıkılır. Buna rağmen her mRNA’nın yıkım süresi aynı değildir (4).  Stabil transcriptler daha çok retroposition aktiviteye maruz kalırlar (5). Yani mRNA’nın stabilitesini artırmak demek onun retroposition aktivite ile DNA’ya uyum şansını artırmak demektir.

“It is important to note that these remarkable engineering achievements that improve vaccine mRNA cytosol delivery inadvertently increase the chances of vaccine mRNA retroposition” (3).

mRNA-temelli aşıların retroposition sürecine girip girmediği çalışılmamıştır.

“This implies that we urgently need experimental studies that would rigorously test for the potential retroposition of vaccine mRNAs. At present, the insertional mutagenesis safety of mRNA-based vaccines should be considered unresolved” (3).

b.  Kas içine yapılan mRNA+LNP vücudun diğer bölgelerine dağılabilir

m1Ψ-mRNA+LNP kas içerisine yapıldığında kas hücrelerinin ve doku dendritik hücrelerinin enfekte (transfection) olması ancak diğer organların korunması beklenmektedir. Acaba bu beklenti doğru değildir.

“No traditional pharmacokinetic or biodistribution studies have been performed with the vaccine candidate BNT162b2” (Comirnaty, INN-COVID-19 mRNA Vaccine (nucleoside-modified) (europa.eu)) denmektedir. Yani Pfizer veya Moderna uygun pharmakokinetik ve dağılım çalışmalarını yapmamıştı. Bununla birlikte yapılan fare çalışmaları kas içine yapılan mRNA-LNP kompleksinin kas içinde kalmayıp diğer organlara en çok da karaciğere implante olduğunu göstermektedir (6).

Bunlar kadar önemli bir bilgi; m1Ψ-mRNA transfeksiyonu olanların kanında oldukça uzun bir süre (> 15 gün) spike-mRNA tespit edilebilmektedir (7, 8). Daha da önemlisi spike S1 ünitesi ve daha sonra da S1 artı S2 üniteleri protein olarak kanda dört ay hatta daha fazla dolaşmaktadır (9, 10). Bu bilgi mRNA’nın vücudun çeşitli bölgelerinde/hücrelerinde okunduğunu daha doğrusu vücudun çeşitli hücre tiplerinin enfekte olduğunu göstermektedir.

ACEII reseptörlerine bağlanan spike-benzeri proteinlerin insan kanında serbest dolaşımı başlı başına bir felakete işaret eder.

c.  m1Ψ-mRNA ribozomlarda doğru okunamayabilir

m1Ψ-mRNA yapısında bulunan N1-methylpseudouridine ribozomlarda kodun doğru okunamamasına sebep olur. Bunun sonucunda gerçek spike proteinden çok farklı katlanma özellikleri gösteren proteinler oluşur. Daha önemlisi kimde ne uzunlukta ve hangi yapıda spike-benzeri protein oluşacağı belli değildir (11–13).

Bu değişken ve ne olacağı belli olmayan proteinler birçok autoimmün ve dejeneratif hastalıklara sebep olabilir.

Referanslar:

1.      Nance KD, Meier JL. Modifications in an Emergency: The Role of N1-Methylpseudouridine in COVID-19 Vaccines. ACS Cent Sci 2021;7:748–56

2.      Park JW, Lagniton PNP, Liu Y, et al. mRNA vaccines for COVID-19: what, why and how. Int J Biol Sci 2021;2021:1446–60

3.      Domazet-Lošo. mRNA vaccines: Why is the biology of retroposition ignored? 2021;

4.      Yang E, van Nimwegen E, Zavolan M, et al. Decay rates of human mRNAs: Correlation with functional characteristics and sequence attributes. Genome Res 2003;13:1863–72

5.      Pavlicek A, Gentles AJ, Pačes J, et al. Retroposition of processed pseudogenes: The impact of RNA stability and translational control. Trends Genet 2006;22:69–73

6.      Alishetty S, Carrasco M, Paige M, et al. Novel lipid nanoparticle provides potent SARS-CoV- 2 mRNA vaccine at low dose with low local reactogenicity , high thermostability and limited systemic biodistribution.

7.      McMenamin ME, Nealon J, Lin Y, et al. Vaccine effectiveness of one, two, and three doses of BNT162b2 and CoronaVac against COVID-19 in Hong Kong: a population-based observational study. Lancet Infect Dis 2022;22:1435–43

8.      Castruita JAS, Schneider UV, Mollerup S, et al. SARS‐CoV‐2 spike mRNA vaccine sequences circulate in blood up to 28 days after COVID‐19 vaccination. APMIS 2023;131:128–32

9.      Bansal S, Perincheri S, Fleming T, et al. Cutting Edge: Circulating Exosomes with COVID Spike Protein Are Induced by BNT162b2 (Pfizer–BioNTech) Vaccination prior to Development of Antibodies: A Novel Mechanism for Immune Activation by mRNA Vaccines. J Immunol 2021;207:2405–10

10.    Ogata AF, Cheng CA, Desjardins M, et al. Circulating Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Vaccine Antigen Detected in the Plasma of mRNA-1273 Vaccine Recipients. Clin Infect Dis 2022;74:715–8

11.    Svitkin Y V., Gingras AC, Sonenberg N. Membrane-dependent relief of translation elongation arrest on pseudouridine- and N1-methyl-pseudouridine-modified mRNAs. Nucleic Acids Res 2022;50:7202–15

12.    Franco MK, Koutmou KS. Chemical modifications to mRNA nucleobases impact translation elongation and termination. Biophys Chem 2022;285:106780

13.    Mckernan K, Kyriakopoulos AM, Mccullough PA. Differences in Vaccine and SARS-CoV-2 Replication Derived mRNA: 2 Implications for Cell Biology and Future Disease.