MRNA เป็นสารสำคัญที่ดำเนินการตามคำแนะนำในการมีชีวิตจากดีเอ็นเอไปยังเซลล์ที่เหลือ. ktsimage / iStock ผ่าน Getty Images Plus 

ดาวที่น่าประหลาดใจอย่างหนึ่งของการตอบสนองการแพร่ระบาดของไวรัสโคโรนาคือโมเลกุลที่เรียกว่า mRNA มันเป็น ส่วนประกอบสำคัญในไฟเซอร์และโมเดิร์นน่า วัคซีนโควิด 19. แต่ mRNA ไม่ใช่สิ่งประดิษฐ์ใหม่จากห้องปฏิบัติการ วิวัฒนาการมาหลายพันล้านปีก่อน และพบได้ตามธรรมชาติในทุกเซลล์ในร่างกายของคุณ นักวิทยาศาสตร์คิดว่า RNA เกิดขึ้นในรูปแบบชีวิตที่เก่าแก่ที่สุด, ก่อนที่จะมีดีเอ็นเอ.

นี่คือหลักสูตรความผิดพลาดในสิ่งที่ mRNA คือและงานสำคัญที่ทำ

พบกับคนกลางทางพันธุกรรม

คุณคงรู้เกี่ยวกับดีเอ็นเอ เป็นโมเลกุลที่มียีนทั้งหมดของคุณที่สะกดด้วยรหัสสี่ตัวอักษร - A, C, G และ T

Messenger RNA นำข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA ในนิวเคลียสที่ได้รับการปกป้องอย่างสูงออกไปยังส่วนที่เหลือของเซลล์โดยโครงสร้างที่เรียกว่าไรโบโซมสามารถสร้างโปรตีนตามพิมพ์เขียวของดีเอ็นเอ ttsz / iStock ผ่าน Getty Images Plus

DNA พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ได้รับการปกป้องในส่วนหนึ่งของเซลล์ที่เรียกว่านิวเคลียส ยีนเป็นรายละเอียดในพิมพ์เขียวของดีเอ็นเอสำหรับลักษณะทางกายภาพทั้งหมดที่ทำให้คุณไม่เหมือนใคร

แต่ข้อมูลจากยีนของคุณจะต้องได้รับจากดีเอ็นเอในนิวเคลียสออกไปยังส่วนหลักของเซลล์ - ไซโทพลาสซึมซึ่งเป็นที่ที่โปรตีนรวมตัวกัน เซลล์พึ่งพา โปรตีน เพื่อดำเนินกระบวนการต่างๆที่จำเป็นสำหรับร่างกายในการทำงาน นั่นคือสิ่งที่ messenger RNA หรือ mRNA สั้น ๆ เข้ามา

ส่วนของรหัสดีเอ็นเอจะถูกถอดความ เป็นข้อความสั้น ๆ ที่เป็นคำแนะนำในการสร้างโปรตีน ข้อความเหล่านี้ - mRNA - ถูกส่งออกไปยังส่วนหลักของเซลล์ เมื่อ mRNA มาถึงไฟล์ เซลล์สามารถผลิตโปรตีนบางชนิดได้ จากคำแนะนำเหล่านี้

ลำดับดีเอ็นเอแบบเกลียวสองเส้นจะถูกถ่ายทอดเป็นรหัส mRNA เพื่อให้คำสั่งสามารถแปลเป็นโปรตีนได้ Alkov / iStock ผ่าน Getty Images Plus

โครงสร้างของ RNA คล้ายกับ DNA แต่มีความแตกต่างที่สำคัญบางประการ RNA เป็นรหัสตัวอักษรสายเดี่ยว (นิวคลีโอไทด์) ในขณะที่ DNA มีเกลียวสองชั้น รหัส RNA ประกอบด้วย U แทน T - uracil แทนที่จะเป็นไทมีน โครงสร้าง RNA และ DNA ทั้งสองมีกระดูกสันหลังที่ทำจากโมเลกุลของน้ำตาลและฟอสเฟต แต่ น้ำตาลของ RNA คือไรโบสและ DNA คือ deoxyribose. น้ำตาลของ DNA มีออกซิเจนน้อยกว่าหนึ่งอะตอมและความแตกต่างนี้สะท้อนให้เห็นในชื่อของพวกมัน: DNA เป็นชื่อเล่นของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก RNA คือกรดไรโบนิวคลีอิก

สำเนาดีเอ็นเอที่เหมือนกันอยู่ในทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิตตั้งแต่เซลล์ปอดเซลล์กล้ามเนื้อไปจนถึงเซลล์ประสาท RNA ถูกผลิตขึ้นตามความจำเป็นเพื่อตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมของเซลล์แบบไดนามิกและความต้องการในทันทีของร่างกาย เป็นหน้าที่ของ mRNA ในการช่วยให้เครื่องจักรเซลล์สร้างโปรตีนตามที่เข้ารหัสโดย DNA ซึ่งเหมาะสมกับเวลาและสถานที่นั้น

พื้นที่ กระบวนการที่แปลง DNA เป็น mRNA เป็นโปรตีน เป็นรากฐานสำหรับการทำงานของเซลล์

ตั้งโปรแกรมให้ทำลายตัวเอง

ในฐานะตัวกลางส่งสาร mRNA เป็นกลไกความปลอดภัยที่สำคัญในเซลล์ ป้องกันไม่ให้ผู้บุกรุกเข้ามาแย่งชิงเครื่องจักรของเซลล์เพื่อผลิตโปรตีนแปลกปลอมเนื่องจาก RNA ใด ๆ ที่อยู่นอกเซลล์ถูกกำหนดเป้าหมายในการทำลายโดยทันที เอนไซม์ที่เรียกว่า RNases. เมื่อเอนไซม์เหล่านี้รับรู้โครงสร้างและ U ในรหัส RNA พวกมันจะลบข้อความนั้นออกไปเพื่อปกป้องเซลล์จากคำสั่งที่ผิดพลาด

mRNA ยังช่วยให้เซลล์สามารถควบคุมอัตราการผลิตโปรตีนโดยเปลี่ยนพิมพ์เขียว“ เปิด” หรือ“ ปิด” ได้ตามต้องการ ไม่มีเซลล์ใดต้องการผลิตโปรตีนทุกชนิดที่อธิบายไว้ในจีโนมทั้งหมดของคุณในคราวเดียว

คำสั่ง Messenger RNA ถูกกำหนดเวลาให้ทำลายตัวเองเช่นข้อความที่หายไปหรือข้อความ snapchat คุณสมบัติโครงสร้างของ mRNA - U ในรหัสรูปร่างแบบเกลียวเดี่ยวน้ำตาลไรโบสและลำดับเฉพาะ - ตรวจสอบให้แน่ใจว่า mRNA มี ครึ่งชีวิตสั้น ๆ. คุณลักษณะเหล่านี้รวมกันเพื่อให้ข้อความ "อ่าน" แปลเป็นโปรตีนแล้วทำลายอย่างรวดเร็ว - ภายในไม่กี่นาทีสำหรับโปรตีนบางชนิดที่ต้องควบคุมอย่างเข้มงวดหรือไม่เกินสองสามชั่วโมงสำหรับโปรตีนอื่น ๆ

เมื่อคำแนะนำหายไปการผลิตโปรตีนจะหยุดลงจนกว่าโรงงานโปรตีนจะได้รับข้อความใหม่

การควบคุม mRNA สำหรับการฉีดวัคซีน

คุณสมบัติทั้งหมดของ mRNA ที่ทำมา ความสนใจอย่างมากสำหรับนักพัฒนาวัคซีน. เป้าหมายของวัคซีนคือการทำให้ระบบภูมิคุ้มกันของคุณตอบสนองต่อเชื้อโรคที่ไม่เป็นอันตรายหรือเป็นส่วนหนึ่งของเชื้อโรคดังนั้นเมื่อคุณพบเจอของจริงคุณก็พร้อมที่จะต่อสู้กับมัน นักวิจัยพบวิธีการ แนะนำและปกป้อง ข้อความ mRNA พร้อมรหัสสำหรับส่วนหนึ่งของโปรตีนขัดขวางบนพื้นผิวของไวรัส SARS-CoV-2

วัคซีน Messenger RNA ทำให้ร่างกายของผู้รับสร้างโปรตีนจากไวรัสซึ่งจะกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกันที่ต้องการ Trinset / iStock ผ่าน Getty Images Plus

พื้นที่ วัคซีนให้ mRNA เพียงพอ เพื่อสร้างโปรตีนที่เพิ่มขึ้นอย่างเพียงพอสำหรับระบบภูมิคุ้มกันของบุคคลเพื่อสร้างแอนติบอดีที่ปกป้องพวกเขาหากพวกเขาสัมผัสกับไวรัสในภายหลัง mRNA ในวัคซีนคือ เซลล์ถูกทำลายในไม่ช้า - เช่นเดียวกับ mRNA อื่น ๆ mRNA ไม่สามารถเข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์และไม่สามารถส่งผลกระทบต่อดีเอ็นเอของบุคคลได้

แม้ว่าวัคซีนเหล่านี้จะเป็นวัคซีนใหม่ก็ตาม เทคโนโลยีพื้นฐาน ได้รับการพัฒนาครั้งแรกเมื่อหลายปีก่อนและ ปรับปรุงทีละน้อยเมื่อเวลาผ่านไป. เป็นผลให้ได้รับวัคซีน ผ่านการทดสอบอย่างดีเพื่อความปลอดภัย. ความสำเร็จของวัคซีน mRNA เหล่านี้ในการป้องกัน COVID-19 ในแง่ของความปลอดภัยและประสิทธิภาพคาดการณ์ว่า อนาคตสำหรับการบำบัดด้วยวัคซีนใหม่ ที่สามารถปรับให้เข้ากับภัยคุกคามใหม่ ๆ ที่กำลังเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว

การทดลองทางคลินิกระยะเริ่มต้นโดยใช้วัคซีน mRNA ได้ดำเนินการไปแล้ว ไข้หวัดใหญ่ซิกาโรคพิษสุนัขบ้าและไซโตเมกาโลไวรัส. แน่นอนว่านักวิทยาศาสตร์เชิงสร้างสรรค์กำลังพิจารณาและพัฒนาวิธีการรักษาสำหรับโรคหรือความผิดปกติอื่น ๆ ที่อาจได้รับประโยชน์จากแนวทางที่คล้ายคลึงกับวัคซีนป้องกัน COVID-19

เกี่ยวกับผู้เขียน

เพนนีริกส์, รองศาสตราจารย์ด้านฟังก์ชั่นจีโนมิกส์และรองอธิการบดีฝ่ายวิจัย, มหาวิทยาลัย Texas A&M

books_health

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.