Vaccin och genteknik

Sammanfattning

Vaccin är en förebyggande behandling mot infektionssjukdomar. Med ett vaccin lär sig immunförsvaret känna igen och bekämpa smittämnen. Genteknik används vid framställningen av vissa vacciner. Under Covid-19-pandemin möjliggjorde RNA-teknik en rekordsnabb utveckling av mRNA-vacciner, och det första DNA-vaccinet för människa godkändes. Det senaste tillskotten bland de förebyggande verktygen mot infektioner är självamplifierande RNA-vacciner.

Vad är ett vaccin?

Ett vaccin ska förebygga sjukdom och på ett säkert sätt introducera kroppen för ett smittämne, ofta ett virus eller en bakterie. Vaccin mot virus kan innehålla avdödade virus eller virusprotein som immunförsvaret reagerar på, och bildar antikroppar mot.

Antikroppar är en del av kroppens försvar mot infektioner. Om den vaccinerade personen senare infekteras av motsvarande virus finns en beredskap hos immunförsvaret och viruset kan snabbare elimineras.

Vaccinprogram ger hela befolkningen ökad skydd

Det uppskattas att mellan två och tre miljoner barns liv räddas varje år i hela världen tack vare vacciner. I Sverige har vi ett frivilligt vaccinationsprogram som ger alla barn ett gott skydd mot farliga sjukdomar som polio och mässling.

Vaccinationsprogram ger inte bara den enskilda individen skydd, utan hela befolkningen. Det beror på att ett virus får mindre möjlighet att spridas ju fler som är vaccinerade. På så sätt skyddas även de som av olika anledningar inte vill, har hunnit eller kan vaccinera sig, som till exempel nyfödda eller personer med ett nedsatt immunförsvar.

Traditionella vacciner tar lång tid att tillverka

Ett ämne som immunförsvaret bildar antikroppar mot kallas för antigen. Traditionellt har vaccin innehållit antigen i form av avdödade virus. Numer är det vanligare att vaccinet består av proteindelar från ett virus. Ett sådant kan tas fram om man känner virusets genetiska kod. Då kan till exempel ett ytprotein tillverkas med hjälp av genteknik.

Ytterligare ett alternativ är att låta ett ofarligt virus, en så kallad vektor, bära delar av det sjukdomsframkallande virusets genetiska kod. När vektorn injiceras uttrycks virusproteinet som immunförsvaret kan reagera på.

Att ta fram virus- eller proteinbaserade vacciner och vacciner baserade på vektorer kräver storskalig cellodling. Det är mycket resurskrävande och gör det svårt att snabbt skala upp produktionen av vaccin vid ett sjukdomsutbrott och vid pandemier.

Ett sätt att komma ifrån cellodling är att tillverka vaccin som baseras på mRNA eller DNA, som kan syntetiseras in vitro, alltså i provrör eller flaska.

mRNA-vaccin

Inne i våra cellers kärna finns DNA med gener som ger instruktioner om hur olika protein ska tillverkas. När en gen är aktiv tillverkas en enkelsträngad kopia av genen i form av ett mRNA. Utanför cellkärnan läses sedan mRNA av proteinfabrikerna, ribosomerna, för att tillverka proteiner.

Ett mRNA-vaccin fungerar genom att mRNA som injiceras tas upp av kroppens celler där ribosomerna läser av det och bildar det protein, antigen, som immunförsvaret ska skapa antikroppar mot.

Det här låter enkelt, men det är det långt ifrån. Det beror bland annat på att kroppen reagerar mot mRNA som producerats in vitro och att mRNA väldigt lätt bryts ner.

Nobel-pris-belönad forskning bakom mRNA-vaccin

Det var tack vare forskning som löste de utmaningar som fanns med att använda mRNA som läkemedel kunde utvecklingen av vaccin mot Covid-19 ske i rekordfart. De två första mRNA-vaccinerna i världen utvecklades av företagen Moderna och Pfizer/bioNTech, och de godkändes redan något år efter att pandemin börjat. År 2023 tilldelades Katalin Karikó och Drew Weissman Nobelpriset i fysiologi eller medicin för deras enträgna arbete med mRNA-teknik som lett fram till vaccinutvecklingen.

Nyckeln för ta fram ett funktionellt mRNA-vaccin var att modifiera vissa nukleotider så att det liknar mRNA som produceras av däggdjur. Sådana mRNA reagerar inte kroppen mot och de läses också av mer effektivt vid proteinproduktionen i en däggdjurscell. För att transportera in mRNA i cellen användes lipida nanopartikelar. Det är små fettbubblor som kan ta sig över cellmembran och leverera mRNA till cellen.

Snabbare och billigare vaccin

mRNA-vaccin tas fram med så kallad in vitro-transkribering vilket görs i provrör. Det kräver alltså inte cellodling. Det betyder att det är enklare att skala upp produktionen av ett mRNA-vaccin jämfört med ett vaccin som baseras på avdödade virus, virusprotein eller vektorer.

Det är också enkelt att justera sekvensen för mRNA för att anpassa vaccinet för nya virusstammar. En nackdel är däremot att vaccinet är känsligt och måste förvaras i frys, vissa mRNA-vacciner kräver förvaring i frysar som håller -80 grader.

Första mRNA-vaccinet togs fram under pandemin

Covid-19-pandemin bröt ut i december 2019. Det orsakades av ett virus som hör till familjen coronavirus och fick namnet SARS-CoV-2 och som aldrig tidigare har infekterat människor.

Redan i början av januari 2020, några månader efter utbrottet, sekvenserades virusets genom. Det var avgörande för arbetet med att diagnosticera sjukdomen, kunna följa när viruset muterade och utveckla vaccin.

En av generna i virusets genom kodar för ett så kallat taggprotein (eng. spike protein) som sitter på virusets yta. Med hjälp av taggproteinet kan viruset fästa till och infektera värdens celler. Ett taggprotein fungerar ofta som antigen, alltså den struktur som immunförsvaret känner igen och regerar på.

När det blev tydligt att Covid-19 spreds pandemiskt kastade sig forskare sig på uppgiften att utveckla ett vaccin. Det snabbaste sättet skulle vara att ett vaccin baserat på mRNA. Strategin med mRNA-vaccin hade inte tidigare prövats storskaligt, men flera företag satsade stort.

Självamplifierande RNA-vacciner (saRNA)

Eftersom mRNA är en kortlivad molekyl är en utmaning att ett tillräckligt immunsvar måste aktiveras av de relativt små mängder antigen som mRNA hinner översättas till innan det bryts ner. För att komma runt det problemet har forskare börjat utveckla vaccin som baseras på självamplifierande mRNA (saRNA).

Som namnet avslöjar är det mRNA som har förmågan att kopiera sig själv. Det gör att mRNA från vaccinet finns kvar under en längre tid i cellen. Det ger en ökad mängd antigen över längre tid och därmed ofta ett högre immunsvar. Mängden RNA i vaccinet kan vara mellan 5 och 50 gånger lägre i ett saRNA-vaccin jämfört med ett mRNA-vaccin men ge en lika bra effekt.

Precis som för ett mRNA-vaccin ger inte heller ett saRNA-vaccin en genetisk modifiering av mottagaren, och alla komponenterna bryts ner och försvinner från kroppen en tid efter vaccinering.

Ett saRNA-vaccin mot Covid-19 godkändes 2023 i Japan och i början av 2025 i EU under namnet Kostaive. Fler andra saRNA-vaccin utvecklas mot olika infektionssjukdomar, som HIV, influensa, rabies, Zika. Inga allvarliga biverkningar har observerats av saRNA-vaccin men eftersom det är en ny mekanism för ett vaccin så studeras säkerheten noggrant.

DNA-vaccin

Ett DNA-vaccin består av en DNA-sekvens som liksom ett mRNA-vaccin får cellen själv att tillverka antigen. För att ett DNA-vaccin ska fungera måste det, till skillnad från ett mRNA-baserat vaccin, hela vägen in i cellkärnan. Det är ju där transkriptionen, avläsningen av DNA, sker.

Det gör att ett DNA-vaccin kan vara svårare att leverera och det innebär också en potentiell risk för att DNA-sekvensen integrerar i cellens eget DNA. Det skulle ge cellen en permanent genetisk modifiering, och är något man absolut vill undvika. Det är inget man observerat men det bevakas noggrant.

En fördel med ett DNA-vaccin är att det är betydligt mer stabilt än ett RNA-baserat vaccin. Under pandemin godkändes det första DNA-vaccinet för människa i Indien, ZyCovD för skydd mot Covid-19.

Utvecklingen drivs på inom veterinärmedicin

Inom veterinärmedicinen har ett antal DNA-vaccin godkänts och använts under en längre tid. I EU godkändes 2016, som första DNA-vaccin ett vaccin för lax mot ett virus som orsakar sjukdom i bukspottskörteln.

Utvecklingen inom DNA-vaccin drivs i stor utsträckning av forskning inom veterinärmedicinen, men det pågår också många kliniska prövningar med DNA-vaccin mot olika infektionssjukdomar. DNA-vaccin kan också användas som behandling mot olika typer av cancer. Även här pågår flera kliniska prövningar.

Ett GMO-läkemedel

Ett DNA-vaccin ska inför ett godkännande analyseras inte bara i relation till läkemedels- och medicinprodukts-lagstiftningen utan också GMO-lagstiftningen. Då ska det göras en miljöriskbedömning för att se att det inte finns risk för människor, djur eller miljö.

För DNA-vaccin för djur ska till exempel påvisas om DNA rör sig i kroppen, om det kan integrera i genomet och om det finns risk att det kan orsaka tumörbildning. Det ska också rapporteras om integrering eller tumörbildning inträffar för ett godkänt vaccin.

Referenser

• Läkemedelsverket. Olika typer av vaccin (lakemedelsverket.se)
• Karolinska Institutet Nyheter (2 oktober 2023) Katalin Karikó och Drew Weissman tilldelas Nobelpriset i fysiologi eller medicin år 2023 (nyheter.ki.se).
• Casmil I.C. et al., (2025) The advent of clinical self-amplifying RNA vaccines. Molecular Therapies. 33:6, 2565-2582. (Vetenskaplig artikel på cell.com)
• European Medicines Agency (EMA). Kostaive (ema.europa.eu).
• Kozak M. & Hu J. (2024) DNA Vaccines: Their Formulations, Engineering and Delivery. Vaccines. 12, 71. (Vetenskaplig artikel på mdpi.com)