Dlaczego do przechowania szczepionek mRNA konieczna jest ekstremalnie niska temperatura?

Fot. Getty Images/iStockphoto
Artykuł opublikowany w The National Geographic w prosty sposób wyjaśnia dlaczego niektóre szczepionki wymagają bardzo niskich temperatur oraz opisuje próby naukowców aby złagodzić te rygorystyczne warunki.
Magda Mazurek 2021-05-11 11:11

Szczepionki Moderna i Pfizer wymagają specyficznych warunków transportu i przechowywania. Przyczyną jest to, że kluczowy składnik szczepionki - cząsteczka zwana informacyjnym RNA (mRNA), jest wyjątkowo delikatna, a przechowywanie jej w niskich temperaturach spowalnia reakcje chemiczne, które mogą ją rozerwać. Ale próby mające na celu zmianę tych warunków są już w toku i obejmują zmiany struktury samego mRNA oraz wysyłkę szczepionki z cukrowym środkiem ochronnym. Takie wysiłki są ważne nie tylko dla powstrzymania obecnej pandemii. Naukowcy widzą obiecujące zastosowanie szczepionek mRNA do leczenia szerokiej gamy innych chorób, ponieważ można je łatwo modyfikować pod kątem różnych wirusów,

Cząsteczki ulegające samozniszczeniu

Konieczność przechowywania w chłodni leży u podstaw działania tych szczepionek, czyli mRNA. Te nici kodu genetycznego w szczepionce COVID-19 zawierają instrukcje, których komórka ludzka używa do wytworzenia charakterystycznego białka kolca, które znajduje się na powierzchni SARS-CoV-2. To białko oswaja układ odpornościowy organizmu z wirusem, dzięki czemu może on rozpoznawać i zwalczać infekcje. Aby spowolnić degradację mRNA, firmy przechowują szczepionki w niskich temperaturach. Im niższe temperatury, tym wolniejsze ruchy molekularne - i mniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia szkodliwych reakcji.

Szczepionka Pfizer/BioNtech musi być wysyłana w temperaturach 80 stopni poniżej zera. Można ją przechowywać do dwóch tygodni w zamrażarce, do pięciu dni w lodówce i tylko do sześciu godzin w temperaturze pokojowej. Szczepionka Moderna jest nieco mniej wrażliwa. Jest stabilna do sześciu miesięcy w zamrażarce, do 30 dni w lodówce i do 12 godzin w temperaturze pokojowej. Przechowywanie szczepionek dodatkowo komplikuje inny kluczowy składnik: tłuszcz.

W obu szczepionkach Pfizer/ BioNTech i Moderna mRNA jest zamknięte w pęcherzykach tłuszczu zwanych nanocząsteczkami lipidowymi. Służą jako nośnik transportujący mRNA do komórek, gdzie maszyneria komórkowa może rozpocząć pracę, wytwarzając zakodowane białko. Nanocząsteczki lipidów pomagają również w utrzymaniu stabilności mRNA, chroniąc je przed enzymami, które występują w dużych ilościach zarówno w naszym ciele, jak i w całym środowisku. Jednak z biegiem czasu same nanocząsteczki lipidów mogą ulegać degradacji, a aby szczepionka działała, struktura zarówno tłuszczów, jak i mRNA musi zostać wstrzyknięta w stanie nienaruszonym.

Inną możliwością stabilizacji szczepionek jest suszenie lub liofilizacja, aby można je było przechowywać w temperaturze pokojowej w postaci stałej. Ale usunięcie wody przy zachowaniu nienaruszonej struktury RNA to nie lada wyczyn. Gdy ciecz zamarza, krystalizujący lód może zmiażdżyć cząsteczkę, jednocześnie usuwając wodę, co może prowadzić do zniszczenia struktury. Jednym ze sposobów uniknięcia tego uszkodzenia jest dodanie cukru. Carlos Filipe, inżynier chemik z McMaster University i jego współpracownicy testowali te procedury a ich obecny skład szczepionek opiera się na dwóch różnych rodzajach cukru - trehalozie i pullulanie.

Trehaloza pomaga wypełnić puste przestrzenie w cząsteczce, gdy woda wysycha, działając jak rusztowanie, aby podeprzeć strukturę. Pullulan, otacza cząsteczkę, zapobiegając jej skręcaniu, co zapobiega jej rozszczepieniu. Przed pandemią COVID-19 zespół zademonstrował skuteczność tej terapii cukrowej w celu wysuszenia szczepionek przeciwko wirusowi opryszczki pospolitej typu 2 i wirusowi grypy A.

Więcej na ten temat można przeczytać na stronie: https://www.nationalgeographic.com/science/article/future-covid-19-vaccines-might-not-have-to-be-kept-so-cold.

PDF

Zobacz także