Switch to the dark mode that's kinder on your eyes at night time.

Switch to the light mode that's kinder on your eyes at day time.

Switch to the dark mode that's kinder on your eyes at night time.

Switch to the light mode that's kinder on your eyes at day time.

, , ,

อนุภาคนาโนไขมัน : กุญแจสำคัญของการพัฒนาวัคซีน COVID-19

Share
Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on pinterest
Share on tumblr
0

ในช่วงสองปีที่ผ่านมา วัคซีนที่ผลิตด้วยเทคโนโลยี mRNA ได้เข้ามามีบทบาทและเป็นที่ต้องการของคนทั่วโลกในเรื่องของประสิทธิภาพการป้องกันไวรัส COVID-19 ปัจจุบันเทคนิค non-viral vector โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้อนุภาคนาโนห่อหุ้ม mRNA ที่มีขนาดใกล้เคียงกับตัวไวรัสและเข้าถึงเซลล์เป้าหมายได้อย่างจำเพาะถูกผลิตและนำไปช่วยเหลือผู้ติดเชื้อได้อย่างมีประสิทธิภาพ ฉะนั้นนอกเหนือจากลำดับรหัสพันธุกรรมที่แม่นยำและกลไกการแสดงออกของโปรตีนภายในเซลล์เป้าหมายแล้ว เทคโนโลยีการออกแบบระบบนำส่ง mRNA ก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน [1]

อนุภาคนาโนไขมัน (lipid nanoparticle) ได้รับการพัฒนาเพื่อผลิตวัคซีน COVID-19 แทนที่การใช้
ลิโบโซม (liposome) ซึ่งถูกย่อยสลายในร่างกายได้ง่าย ขาดความจำเพาะต่อเซลล์เป้าหมาย และที่สำคัญโครงสร้างภายในซึ่งมีสองชั้นที่แตกต่างกันจึงมักส่งผลต่อความคงตัวของ mRNA ดังนั้น การออกแบบโครงสร้างภายในอนุภาคนาโนไขมันเพื่อนำส่ง mRNA จากบริษัทชั้นนำอย่าง Pfizer-BioNtech และ Moderna สามารถแยกส่วนประกอบที่สำคัญได้ดังต่อไปนี้

– ไขมันประจุบวก (Ionizable lipid หรือ cationic lipid) ประกอบไปด้วยสามส่วนหลักๆ คือส่วนที่มีหมู่เอมีนที่สามารถแตกตัวได้ ส่วนไขมันซึ่งไม่ชอบน้ำ และส่วนที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อ (spacer) ระหว่างส่วนที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ โดยการเตรียมวัคซีนขั้นแรกจะทำให้ไขมันประจุบวกแตกตัวในสภาพที่เป็นกรดเพื่อให้ประจุบวกเข้าไปจับประจุลบของสาย mRNA จนเกิดโครงสร้างซับซ้อนภายในอนุภาคนาโนไขมันที่เรียกว่า “Lipoplex” ซึ่งช่วยกักเก็บ mRNA ได้ดีขึ้น จากนั้นประจุภายนอกของอนุภาคนาโนไขมันจะกลับมาเป็นกลางอีกครั้งเมื่อฉีดเข้าไปอยู่ในกระแสเลือดเพื่อลดความเป็นพิษ แต่เมื่อไรที่อนุภาคนาโนไขมันเข้าสู่ภายในเซลล์ได้แล้วจะมีประจุบวกอีกครั้งภายในเอ็นโดโซมส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในจนปลดปล่อย mRNA เป็นอิสระออกมาในไซโทพลาสซึม สุดท้าย mRNA ก็ได้ทำหน้าแปลรหัสพันธุกรรมเพื่อสร้างโปรตีนต่อไป [2]

– ไขมันผู้ช่วย (helper lipid) ได้แก่อนุพันธ์ของฟอสโฟลิปิด (phospholipids) จะช่วยเพิ่มความคงตัวให้แก่โครงสร้างอนุภาคนาโนไขมันและยังช่วยในการหลอมรวมเข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์ของร่างกายได้ง่ายขึ้น 

– คอเลสเตอรอล (Cholesterol) จะเป็นตัวควบคุมและรักษาความแข็งแรงภายในโครงสร้างอนุภาคนาโนไขมันให้มีความยืดหยุ่นที่พอเหมาะสำหรับการบรรจุ mRNA ไว้ข้างใน รวมถึงการช่วยให้เข้ากันได้ดีในการหลอมรวมเข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์ของร่างกาย 

– PEGylated lipids ไขมันชนิดหนึ่งที่เชื่อมกับสายของ polyethylene glycol (PEG) ที่ละลายน้ำได้ซึ่งติดอยู่กับส่วนหัวของไขมันและส่วนที่ไม่ละลายน้ำจะแทรกตัวในโครงสร้างอนุภาคนาโนไขมัน โดยจะช่วยควบคุมขนาดอนุภาคเพื่อป้องกันการจับเป็นก้อนแล้วตกตะกอนระหว่างการเก็บรักษา และยังช่วยหลบหลีกโปรตีนจากระบบภูมิคุ้มกันทำให้ไม่ให้ถูกกำจัดออกจากร่างกายได้โดยง่าย [3] 

ในการพัฒนาสูตรวัคซีน COVID-19 ของบริษัท Pfizer-BioNtech และ Moderna จะใช้อัตราส่วนเป็น (46.3: 1.6: 42.7: 9.4) และ (50: 1.5: 38.5 :10) ตามลำดับ โดยอนุภาคนาโนไขมันมีขนาดอยู่ที่
80 – 100 nm และมีจำนวน mRNA 100 โมเลกุลโดยประมาณ [4] ดังนั้นจะเห็นได้ว่ากว่าจะพัฒนามาถึงจุดนี้ได้นั้นจำเป็นต้องวิจัยศึกษาปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง อาทิเช่น สัดส่วนที่เหมาะสม ประสิทธิภาพการกับเก็บ mRNA ขนาดและประจุพื้นผิว ซึ่งหากมีปัจจัยใดที่มีอัตราส่วนไม่เหมาะสมก็จะส่งผลต่อประสิทธิภาพและความเป็นพิษของอนุภาคนาโนไขมันที่พัฒนาขึ้นมาโดยทันที

 

https://www.mdpi.com/vaccines/vaccines-09-00065/article_deploy/html/images/vaccines-09-00065-g002.png

Picture 1 : โครงสร้างและส่วนประกอบของอนุภาคนาโนไขมันในระบบนำส่ง mRNA วัคซีน Ref. [5]

ไฟเซอร์” คาดทั่วโลกต้องใช้วัคซีนโควิด-19 นานหลายปี : PPTVHD36

ผู้เขียน

เขียนโดย ดร.อัซอารีย์ สุขสุวรรณ

Compiled by Dr. Acharee Suksuwan
อ้างอิง …

[1] Wadhwa, A., Aljabbari, A., Lokras, A., Foged, C., & Thakur, A. (2020). Opportunities and Challenges in the Delivery of mRNA-based Vaccines. Pharmaceutics, 12(2), 102.

[2] Pilkington, E. H., Suys, E. J. A., Trevaskis, N. L., Wheatley, A. K., Zukancic, D., Algarni, A., Al-Wassiti, H., Davis, T. P., Pouton, C. W., Kent, S. J., & Truong, N. P. (2021). From influenza to COVID-19: Lipid nanoparticle mRNA vaccines at the frontiers of infectious diseases. Acta Biomaterialia.

[3] Schoenmaker, L., Witzigmann, D., Kulkarni, J. A., Verbeke, R., Kersten, G., Jiskoot, W., & Crommelin, D. J. A. (2021). mRNA-lipid nanoparticle COVID-19 vaccines: Structure and stability. International Journal of Pharmaceutics, 601, 120586.

[4] Tenchov, R., Bird, R., Curtze, A. E., & Zhou, Q. (2021). Lipid Nanoparticles-From Liposomes to mRNA Vaccine Delivery, a Landscape of Research Diversity and Advancement.

[5] Buschmann, M. D., Carrasco, M. J., Alishetty, S., Paige, M., Alameh, M. G., & Weissman, D. (2021). Nanomaterial Delivery Systems for mRNA Vaccines, 9(1), 65.

อ่านทั้งหมด

HALAL INSIGHT ฮาลาล อินไซต์ 
www.halalinsight.org

Back to Top
Share via
Share this