واكسن mRNA؛ عصري جديد در واكسن‌شناسي
واكسن مبتني بر RNA كه ساخت آن نسبتا سريع و ارزان و استفاده از آن احتمالا بي‌خطرتر است، مي‌تواند قاصد كنترل سريع‌تر شيوع بيماري‌هاي عفوني ازجمله كوويد ۱۹ باشد. در اين مطلب به برخي از مباحث مرتبط با اين نوع واكسنپرداخته مي‌شود.
خلاصه
- واكسن‌هاي RNA با تحويل توالي mRNA به بدن عمل مي‌كنند كه براي آنتي‌ژن خاصي از عامل بيماري‌زا رمزگذاري شده است و وقتي در بدن توليد مي‌شود، آنتي‌ژن به وسيله‌ي سيستم ايمني شناسايي و براي مبارزه با پاتوژن واقعي آماده مي‌شود.
- توليد واكسن‌هاي RNA سريع‌تر و ارزان‌تر از واكسن‌هاي سنتي و بي‌خطرتر است؛ زيرا با استفاده از عناصر عفوني توليد نمي‌شود.
- توليد واكسن‌هاي RNA مبتني بر آزمايشگاه و مقياس‌پذير است و امكان پاسخ سريع در برابر همه‌گيري‌هاي بزرگ را فراهم مي‌كند.
- بيشتر پژوهش‌هاي كنوني در حوزه‌ي واكسن‌هاي RNA براي بيماري‌هاي عفوني (اغلب در عفونت‌هاي ويروسي و در موارد معدودي درعفونت‌هاي باكتريايي مانند سل) و سرطان است كه در چندين كارآزمايي باليني مرحله ابتدايي در حال مطالعه هستند و همچنين پژوهش‌هاي اوليه‌اي در مورد پتانسيل واكسن‌هاي RNA براي آلرژي‌ها درحال اجرا است.
مقدمه
واكسن‌ها از بيماري‌هاي بسياري پيشگيري مي‌كنند و هر سال جان بسياري از مردم را نجات مي‌دهند. واكسيناسيون يكي از بزرگ‌ترين داستان‌هاي موفقيت پزشكي مدرن است كه به ميزان زيادي شيوع بيماري‌هاي عفوني نظير سرخك را كاهش داده و برخي از بيماري‌ها مانند آبله را ريشه‌كن كرده است.
واكسن‌هاي متداول معمولا حاوي ارگانيسم‌هاي بيماري‌زاي غيرفعال‌شده يا پروتئين‌هايي هستند كه به‌وسيله‌ي پاتوژن ساخته مي‌شوند (آنتي‌ژن) و با تقليد از عامل عفوني عمل مي‌كنند. آن‌ها پاسخ ايمني بدن را تحريك مي‌كنند تا درصورتي‌كه در آينده در معرض عامل عفوني قرار گيرد، بتواند سريع‌تر و كارآمدتر در برابر آن واكنش نشان دهد. رويكردهاي متداول، امكان ساخت واكسن محافظتي بادوام در برابر انواع مختلفي از بيماري‌هاي خطرناك فراهم مي‌كنند. با وجود اين موفقيت‌ها، همچنان موانع بزرگي پيش روي ساخت واكسن عليه انواع مختلف پاتوژن‌هاي عفوني وجود دارد؛ خصوصا آن‌هايي كه بهتر مي‌توانند از پاسخ ايمني تطبيقي فرار كنند.
رويكردهاي رايج واكسن در برابر پاتوژن‌هايي كه داراي سرعت تكامل بالايي هستند به آن اندازه مؤثر نبوده است؛ مانند آنفلوانزا يا تهديد بيماري‌هاي نوظهوري مانند ويروس‌هاي زيكا يا ابولا. واكسن‌هاي مبتني بر RNA به خاطر زمان توليد كوتاه و اثربخشي بيشتر مي‌توانند در اين حوزه‌ها مؤثر واقع شوند. فراتر از بيماري‌هاي عفوني، واكسن‌هاي RNA داراي پتانسيل درماني جديد براي بيماري‌هاي مهمي مانند سرطان هستند.
علاوه بر اين موارد، مانع اصلي در بيشتر واكسن‌هاي ويروس‌هاي نوظهور، اثربخشي رويكردهاي معمول نيست؛ بلكه نياز به ساخت سريع‌تر و متخصصد واكسن در مقياس وسيع است. بنابراين ساخت پلتفرم‌هاي واكسن قوي‌تر و تطبيق‌پذيرتر ضرورتي فوري است.
رويكردهاي مورد استفاده براي ساخت واكسن ويروس كرونا
براي مشاهده‌ي تصوير در اندازه‌ي بزرگ روي آن كليك كنيد.
سابقه واكسن‌هاي mRNA
احتمال ساخت واكسن‌هاي mRNA از دهه‌ي ۱۹۹۰ وجود داشت، زماني‌كه پژوهشگران براي اولين‌بار mRNA را به موش‌ها تزريق كردند و موجب توليد آنتي‌بادي شدند. مطالعه‌ي بعدي مربوط به سال ۱۹۹۲ بود كه نشان داد تزريق mRNA رمزكننده‌ي وازوپرسين موجب پاسخ فيزيوژيكي در موش‌هاي صحرايي مي‌شود. با‌اين‌حال، نتايج اوليه اميدواركننده منجر به سرمايه‌گذاري چشمگيري درزمينه‌ي توسعه‌ي درمان‌هاي مبتني بر mRNA نشد. در اين سال‌ها، تحويل mRNA خطرناك بود. موش‌ها گاهي اوقات به خاطر التهاب بيش‌ازحد پس از دريافت RNA مي‌مردند. در اين موش‌ها واكنشي فعال مي‌شد كه با عنوان «پاسخ ايمني ذاتي» شناخته مي‌شود كه استراتژي غيرهدفمندي است كه پستانداران از آن براي مقاومت در برابر هر چيزي كه ممكن است مضر باشد، استفاده مي‌كنند. اين مانعي جدي بود، زيرا پژوهشگران نمي‌توانستند بدون درك اين مسئله كه چگونه اين پاسخ را سركوب كنند، واكسن mRNA متخصصدي بسازند.
داستان از اواسط دهه‌ي ۲۰۰۰ شروع به تغيير كرد وقتي پژوهشگران كشف كردند كه چگونه مي‌توان خطر التهاب را حدف كرد يا كاهش داد. مشخص شد ايجاد تغييراتي در ساختار برخي از بازهاي RNA درعين حال كه عملكرد آن‌ها را تغيير نمي‌دهد، احتمال بروز التهاب را كاهش مي‌دهد. درواقع، اين افزودني‌ها مانع از اين مي‌شوند كه حسگرهاي سلول در برابر mRNA تزريق‌شده واكنش بيش‌ازحدي نشان دهد.
در طول دهه‌ي گذشته، نوآوري‌هاي متخصص مهم و سرمايه‌گذاري پژوهشي موجب شده است تا mRNA به ابزار درماني اميدواركننده‌اي در زمينه‌ي ساخت واكسن و درمان جايگزيني پروتئين تبديل شود. حوزه‌ي واكسن‌هاي mRNA با سرعت بالايي درحال پيشرفت است و طي چند سال گذشته حجم بالايي از داده‌هاي پيش‌باليني جمع شده است و چندين كارآزمايي باليني در انسان آغاز شده است. داده‌ها حاكي‌از آن است كه واكسن‌هاي mRNA داراي پتانسيل حل بسياري از چالش‌هاي موجود در زمينه‌ي توسعه واكسن هم براي بيماري‌هاي عفوني و هم سرطان هستند.
استفاده از واكسن‌هاي mRNA براي مبارزه با دنياگيري كوويد ۱۹
در ماه جولاي‌ي سال ۲۰۲۰، شركت‌هاي مدرنا و فايزر مطالعات واكسن‌هاي mRNA خود را هر كدام روي حدود ۳۰ هزار نفر آغاز كردند، با اين اميد كه نشان دهند واكسن آن‌ها در گروه‌هاي بزرگي از افراد بي‌خطر است و ازانديشه متخصصين ايجاد ايمني در برابر ويروس كرونا مؤثر است. با نتايجي كه در ماه نوامبر منتشر شد، جهان گامي به‌سوي اولين واكسن mRNA و راهي براي مهار دنياگيري كوويد ۱۹ نزديك شد. اخيرا مدرنا اعلام كرد كه واكسنش در كارآزمايي بزرگي ۹۴/۵ درصد مؤثر بوده است. اين خبر يك هفته پس از آن منتشر شد كه شركت‌هاي فايزر و بيوان‌تك اعلام كردند واكسن كوويد آن‌ها بيش از ۹۰ درصد مؤثر است.
واكسن mRNA چيست و چگونه كار مي‌كند؟
درون بدن انسان، RNA پيام‌رسان (mRNA) اطلاعاتي را فراهم مي‌كند كه از آن براي ساخت پروتئين‌ها استفاده مي‌شود كه سلول‌ها و بافت‌هاي ما را تنظيم مي‌كنند. اما ويروس‌ها از RNA براي هدف شيطاني استفاده مي‌كنند. آن‌ها فاقد ماشين‌آلات سلولي براي تكثير خود هستند، بنابراين به سلول‌هاي سالم حمله مي‌كنند و درون آن‌ها تكثير مي‌شوند و گاهي موجب بيماري يا مرگ مي‌شود.
واكسن‌ها سيستم ايمني را يادگيري مي‌دهند تا قسمتي از ويروس را كه موجب بيماري مي‌شود، تشخيص دهد. واكسن‌ها به‌طور معمول حاوي ويروس‌هاي ضعيف‌شده يا پروتئين‌هاي تخليص‌شده خاص ويروس هستند. اما واكسن mRNA متفاوت است، زيرا به‌جاي تزريق پروتئين ويروسي، فرد ماده‌ي ژنتيكي (mRNA) را دريافت مي‌كند كه كدكننده‌ي پروتئين ويروسي است. وقتي اين دستورالعمل‌هاي ژنتيكي به بازو تزريق مي‌شود، سلول‌هاي عضلاني از آن براي ساخت پروتئين ويروسي استفاده مي‌كنند. اين روش شبيه كاري است كه SARS-CoV-2 در طبيعت انجام مي‌دهد اما mRNA موجود در واكسن فقط قطعه‌اي مهم از پروتئين ويروسي را رمزگذاري مي‌كند. اين رويكرد بدون ايجاد بيماري، به سيستم ايمني پيش‌نمايشي از ويروس واقعي نشان مي‌دهد و به آن فرصت مي‌دهد تا آنتي‌بادي‌هاي قدرتمندي را طراحي كند كه درصورت عفوني شدن فرد بتواند ويروس واقعي را خنثي كند. درحالي‌كه mRNA مصنوعي به كار رفته در واكسن ماده‌ي ژنتيكي است، به نسل بعد منتقل نمي‌شود.
واكسن‌هاي mRNA از مزيت فرايندي كه سلول‌ها از آن براي ساخت پروتئين‌ها استفاده مي‌كند، بهره مي‌برند: سلول‌ها از DNA به‌عنوان الگويي براي ساخت مولكول‌هاي RNA پيام‌رسان استفاده مي‌كنند كه سپس براي ساخت پروتئين‌هاي ترجمه مي‌شوند. واكسن mRNA از رشته‌اي از mRNA تشكيل مي‌شود كه حاوي كد آنتي‌ژن خاصي از بيماري است. وقتي رشته‌ي mRNA موجود در واكسن وارد سلول‌هاي بدن شد، سلول‌ها از اين اطلاعات ژنتيكي براي توليد آنتي‌ژن استفاده مي‌كنند. سپس اين آنتي‌ژن روي سطح سلول نمايان مي‌شود و در آنجا به‌وسيله‌ي سيستم ايمني شناسايي مي‌شود.
البته واكسن mRNA فقط حاوي نسخه‌اي مصنوعي از RNA است كه ويروس از آن براي ساخت پروتئين استفاده مي‌كند. و حاوي اطلاعات ژنتيكي كافي براي توليد پروتئين‌هاي ويروسي نيست: فقط به آن اندازه كه سيستم ايمني را فريب دهد تا فكر كند ويروس وجود دارد تا براي توليد آنتي‌بادي‌ها كه پروتئين‌هايي هستند كه به‌طور خاص براي مبارزه با يك ويروس ساخته مي‌شوند، دست به كار شود.
واكسن‌هاي رايج مانند واكسن‌هاي آنفلوانزا يا سرخك ازطريق تزريق مقادير اندكي از ويروس به فرد، سيستم ايمني را فعال مي‌كنند. واكسن‌ها ممكن است شامل اشكال ضعيف‌شده ويروس يا ويروس‌هاي غيرفعال باشند. در موارد بسيار نادر، با وجود بهترين تلاش‌ها، ويروس غيرفعال نمي‌شود يا دوز ضعيف‌شده آنقدر قوي است كه برخي افراد را بيمار مي‌كند. واكسن‌هاي mRNA اين نگراني را ندارند، زيرا داراي ويروسي نيستند.
ضعف ديگر واكسن‌هاي سنتي آن است كه ساخت آن‌ها خيلي طول مي‌كشد. دانشمندان براي ساخت يك واكسن معمولا شكل ضعيف‌شده‌ي ويروس را در تخم‌مرغ پرورش مي‌دهند و آزمايش مي‌كنند كه كدام قسمت‌هاي ويروس به‌طور موفقيت‌آميزي موجب ايجاد آنتي‌بادي‌ها مي‌شود. اين فرايند درمورد واكسن سالانه آنفلوانزا حتي وقتي دانشمندان از قبل نحوه‌ي ساخت اين واكسن‌ها و سويه‌ي غالب ويروس را در هر سال مي‌شناسند، ممكن است ۴ تا ۶ ماه طول بكشد. درمورد ويروس جديد، فرايند ساخت واكسن مي‌تواند چندين سال يا حتي چند دهه طول بكشد.
مزيت RNA آن است كه ساخت واكس جديد واقعا چند روز بيشتر طول نمي‌كشد. وقتي پژوهشگران mRNA را تعيين كنند كه موجب مي‌شود ويروس موردانديشه متخصصين پروتئين‌هاي خود را بسازد، مي‌توانند RNA مصنوعي را بسازند كه پايه‌ي واكسن جديد مي‌شود. دانشمندان از آنزيم‌هاي انتخابي خاص براي تحريك توليد اين mRNA مصنوعي استفاده مي‌كنند و سپس mRNA را درون پوشش‌هاي محافظي قرار مي‌دهند تا از تخريب آن جلوگيري شود.
واكسن هاي mRNA چگونه توليد و تجويز مي‌شوند؟
يك مزيت مهم واكسن‌هاي RNA آن است كه RNA را مي‌توان در آزمايشگاه با استفاده از يك الگوي DNA و به كمك موادي توليد كرد كه به‌راحتي دردسترس هستند و نسبت‌به روش‌هاي توليد واكسن‌هاي متداول كه به استفاده از تخم‌مرغ يا سلول‌هاي پستانداران نياز دارند، ارزان‌تر و سريع‌تر هستند.
واكسن‌هاي RNA را مي‌توان به روش‌هاي مختلفي به بدن رساند: ازطريق تزريق‌هاي سرنگ با سوزن يا بدون سوزن به پوست، ازطريق تزريق به خون، عضله، گره لنفي يا مستقيما به ارگان مدانديشه متخصصين يا ازطريق اسپري بيني. مسير بهينه براي تحويل واكسن هنوز مشخص نيست. فرايند دقيق توليد و تحويل واكسن‌هاي RNA بسته به نوع آن‌ها متفاوت است.
مزاياي واكسن هاي mRNA
مزاياي واكسن‌هاي mRNA نسبت‌به رويكردهاي رايج عبارت‌اند از:
ايمني: واكسن‌هاي RNA با استفاده از ذرات پاتوژن يا پاتوژن غيرفعال ساخته نمي‌شوند، بنابراين عفوني نيستند. رشته RNA خود را وارد ژنوم ميزبان نمي‌كند و RNA موجود در واكسن پس از ساخت پروتئين تخريب مي‌شود.
كارآيي: نتايج كارآزمايي‌هاي باليني اوليه نشان مي‌دهد اين واكسن‌ها پاسخ ايمني قابل اعتمادي را ايجاد مي‌كنند و افراد سالم به‌خوبي آن‌ها را تحمل مي‌كنند و عوارض جانبي كمي دارند.
توليد: اين نوع واكسن‌ها مي‌توانند با سرعت بيشتري در آزمايشگاه و در فرايندي كه مي‌تواند استانداردسازي شود، توليد شوند كه پاسخگويي در برابر شيوع‌هاي نوظهور را سرعت مي‌بخشد.
چرا ساختن واكسن mRNA خيلي سريع انجام مي‌شود؟
ساخت واكسن‌هاي سنتي گرچه به‌خوبي مطالعه شده است، بسيار وقت‌گير است و نمي‌تواند فورا در برابر دنياگيري‌هاي جديد مانند كوويد ۱۹ پاسخگو باشد. براي مثال، درمورد آنفلوانزاي فصلي از زمان شناسايي سويه‌هاي در گردش آنفلوانزا تا توليد واكسن حدود شش ماه طول مي‌كشد.
ويروس كانديداي واكسن آنفلوانزا به‌مدت حدود سه هفته رشد داده مي‌شود تا ويروس تركيبي را توليد كند كه خطر كمتري دارد و بهتر مي‌تواند در تخم‌مرغ رشد كند. سپس ويروس تركيبي به تعداد زيادي تخم‌مرغ بارور تزريق مي‌شود و براي ايجاد نسخه‌هاي بيشتر براي چند هفته در انكوباتور قرار داده مي‌شود. سپس مايع حاوي ويروس از تخم‌مرغ‌ها برداشته مي‌شود و ويروس‌ها غيرفعال شده و پروتتئين‌هاي ويروسي طي چند روز تخليص مي‌شود. واكسن‌هاي mRNA مي‌توانند بر موانع ساخت واكسن‌هاي رايج مانند توليد ويروس‌هاي غيرعفوني يا توليد پروتئين‌هاي ويروسي در سطوح خلوص موردنياز پزشكي غلبه كنند.
واكسن‌هاي mRNA بسياري از مراحل توليد را حذف مي‌كنند زيرا به‌جاي تزريق پروتئين‌هاي ويروسي، بدن از دستورالعمل‌هاي موجود در واكسن براي ساخت پروتئين‌هاي ويروس استفاده مي‌كند. همچنين، مولكول‌هاي mRNA نسبت‌به پروتئين‌ها بسيار ساده‌تر هستند و نيز mRNA به‌جاي سنتز بيولوژيكي ازطريق شيميايي توليد مي‌شود، بنابراين طراحي مجدد، افزايش مقياس و توليد انبوه آن نسبت‌به واكسن‌هاي سنتي بسيار سريع‌تر درواقع، طي چند روز پس از اينكه كد ژنتيكي ويروس SARS-CoV-2 دردسترس قرار گرفت، كد mRNA براي آزمايش واكسن كانديدا آماده شد.
انواع واكسن‌هاي mRNA
واكسن مبتني بر mRNA غيرتكثيرشونده: ساده‌ترين نوع واكسن RNA، رشته‌اي از mRNA است كه بسته‌بندي شده و به بدن تحويل داده مي‌شود و در آنجا سلول‌ها را وادار به ساخت آنتي‌ژن مي‌كند.
واكسن مبتني بر mRNA خودتكثيرشونده در بدن: رشته mRNA –پاتوژن با رشته‌هاي RNA اضافي بسته‌بندي مي‌شود تا اطمينان حاصل شود كه وقتي واكسن وارد سلول شد، عمل نسخه‌برداري از آن انجام خواهد شد. اين بدان معنا است كه مقادير بيشتري از آنتي‌ژن از مقدار كمتري واكسن ساخته مي‌شود و به اطمينان از پاسخ ايمني قوي‌تر كمك مي‌كند.
واكسن‌هاي mRNA غيرتكثيرشونده سلول دندريتيك آزمايشگاهي: سلول‌هاي دندريتيك، سلول‌هاي ايمني هستند كه مي‌توانند آنتي‌ژن‌ها را روي سطح سلول خود به انواع ديگر سلول‌هاي ايمني نشان دهند تا به تحريك پاسخ ايمني كمك كنند. اين سلول‌ها از خون بيمار استخراج مي‌شوند، با واكسن RNA ترانسفكت مي‌شوند و سپس براي ايجاد واكنش ايمني به بيمار برگردانده مي‌شوند (ترانسفكشن: فرايند وارد كردن DNA خارجي به سلول‌هاي يوكاريوتي).
استفاده از واكسن‌هاي mRNA درزمينه‌ي سلامت انسان
فعال‌ترين زمينه‌هاي پژوهش درمورد واكسن هاي mRNA در بيماري‌هاي عفوني و سرطان است كه برخي پژوهش‌ها به كارآزمايي‌هاي باليني مراحل اوليه نيز رسيده است. پژوهش درزمينه‌ي استفاده از واكسن‌هاي RNA براي درمان آلرژي در مراحل اوليه قرار دارد.
كاربرد واكسن‌هاي mRNA براي پيشگيري از بيماري‌هاي عفوني
پژوهشگران با استفاده از رويكردهاي مرسوم تلاش زيادي كرده‌اند تا واكسن‌هاي موثري عليه تعدادي از پاتوژن‌ها خصوصا ويروس‌هاي مسبب عفونت‌هاي حاد (آنفلوانزا، ابولا و زيكا) و عفونت‌هاي مزمن (HIV نوع يك، ويروس هرپس سيمپلكس) بسازند. واكسن‌هاي mRNA به‌عنوان راهي براي توليد سريع‌تر و ارزان‌تر واكسن‌هايي براي اين بيماري‌ها خصوصا در پاسخ به شيوع‌هاي نوظهور درحال مطالعه هستند. كارآزمايي‌هاي باليني درمورد واكسن‌هاي mRNA براي آنفلوانزا، سيتومگالوويروس، HIV-1، هاري و زيكا انجام‌شده يا درحال انجام است.
مطالعه‌ي موردي: در مطالعه‌‌اي كه در سال ۲۰۱۶ منتشر شد، استفاده از واكسن‌هاي RNA خودتكثيرشونده قابل برنامه‌ريزي براي طيف وسيعي از بيماري‌هاي عفوني ازجمله ويروس ابولا، آنفلوانزاي H1N1 و توكسوپلاسما گوندي مورد مطالعه قرار گرفت و نتايج حاكي از مؤثر بودن آن روي موش‌ها بود.
اين واكسن‌ها مي‌توانند طي حدود يك هفته توليد شوند و در برابر طيف وسيعي از عفونت‌ها عمل مي‌كنند كه نشان‌دهنده‌ي پتانسيل اين نوع واكسن‌ها در پاسخ سريع در برابر شيوع بيماري‌ها است.
استفاده از واكسن‌هاي mRNA به‌عنوان واكسن‌هاي سرطان
واكسن‌هاي سرطان نوعي ايمني‌درماني هستند كه در آن واكسن سيستم ايمني را وادار مي‌كند تا سرطان را مورد هدف قرار دهد. واكسن‌هاي سلول دندريتيك و نيز واكسن‌هاي شخصي‌شده سرطان كه توالي RNA موجود در واكسن براي رمزگذاري آنتي‌ژن‌هاي خاص سرطان طراحي مي‌شود، درحال مطالعه هستند. براساس فهرست clinicaltrials.gov، بيش از ۵۰ كارآزمايي باليني درزمينه‌ي واكسن‌هاي RNA در انواعي از سرطان‌ها ازجمله سرطان‌هاي خون، ملانوم، سرطان مغز (گليوبلاستوم) و سرطان پروستات درحال انجام است.
مطالعه‌ي موردي: پژوهشگران ژنوم تومورهاي بيماران مبتلا به ملانوم را تعيين توالي كردند (۲۰۱۷). آن‌ها رشته‌هاي RNA كدكننده‌ي پروتئين‌هاي جهش‌يافته خاص سرطان بيماران را ساختند كه مي‌توانستند پاسخ ايمني ايجاد كنند و آن‌ها را به واكسن‌هاي خاص بيمار تبديل كردند. هشت نفر از سيزده نفري كه واكسن را دريافت كردند، تا دو سال بعد همچنان بدون تومور بودند.
چالش‌هاي مهم واكسن‌هاي mRNA
فناوري mRNA جديد نيست. مدت‌ها قبل (سال ۱۹۹۰) نشان داده شد كه وقتي mRNA مصنوعي به حيواني تزريق مي‌شود، سلول‌ها مي‌توانند پروتئين موردانديشه متخصصين را توليد كنند. اما پيشرفت در اين زمينه كند بود. علت آن است كه mRNA نه‌تنها ناپايدار است و به اجزاي كوچك‌تر شكسته مي‌شود، بلكه به‌راحتي نيز به‌وسيله‌ي دفاع ايمني بدن تخريب مي‌شود. اما از سال ۲۰۰۵ پژوهشگران متوجه شدند كه چگونه مي‌توان mRNA را تثبيت كرد و آن را در ذرات كوچكي قرار دادند تا به‌عنوان واكسن به بدن رسانده شود. انتظار مي‌رود واكسن‌هاي mRNA كوويد ۱۹ اولين واكسن‌هايي باشند كه از اين فناوري استفاده مي‌كنند و سازمان غذا و دارو آن‌ها را تأييد مي‌كند. روش‌هاي ساخت واكسن‌هاي mRNA مي‌تواند بسيار كارآمد باشد. اگرچه چالش‌هاي متخصص وجود دارد كه براي اطمينان از عملكرد مناسب اين واكسن‌ها بايد بر آن‌ها غلبه كرد:
اثرات ناخواسته: رشته‌ي mRNA موجود در واكسن ممكن است موجب ايجاد پاسخ ايمني ناخواسته‌اي شود. براي به حداقل رساندن اين احتمال، توالي‌هاي mRNA موجود در واكسن به نحوي طراحي مي‌شوند تا شبيه توالي‌هاي توليدشده به‌وسيله‌ي سلول‌هاي پستانداران به‌انديشه متخصصين برسند.
تحويل: تحويل كارآمد واكسن به سلول‌ها چالش‌برانگيز است، زيرا RNA آزاد در بدن سريعا تخريب مي‌شود. براي حل اين اشكال، رشته RNA در مولكول بزرگ‌تري گنجانده مي‌شود كه به پايداري آن كمك مي‌كند يا در ذرات يا ليپواخبار تخصصي‌ها بسته‌بندي مي‌شود.
ذخيره‌سازي: بسياري از واكسن‌هاي RNA نظير واكسن‌هاي معمولي بايد منجمد شده يا در دماي سرد نگه‌داري شوند. پژوهش‌هايي درزمينه‌ي توليد قابل اطمينان واكسن‌هايي كه به نگه‌داري در دماي بسيار پايين نياز نداشته باشند، درحال انجام است تا اين نوع واكسن‌ها براي استفاده در مناطق فاقد تجهيزات لازم براي نگه‌داري، مناسب‌تر شود.
چرا mRNA را بايد فوق سرد نگه داشت؟
مهم‌ترين چالش ساخت واكسن mRNA ناپايداري ذاتي آن است زيرا احتمال تجزيه‌ي آن در دماهاي بالاتر از دماي انجماد بالا است. اصلاح واحدهاي سازنده‌ي mRNA و ساخت ذراتي كه بتوانند به‌طور نسبتا ايمن اطراف آن را بگيرند، به كانديداهاي واكسن mRNA كمك كرده است. اما اين گروه جديد از واكسن‌ها براي توزيع و مصرف به شرايط انجماد بي‌سابقه‌اي نياز دارند.
دماي مطلوب ذخيره‌سازي واكسن mRNA شركت فايزر و بيوان‌تك منفي ۷۰ درجه‌ي سانتيگراد است و در دماي معمولي يخچال كه كمي بالاتر از انجماد است، طي حدود ۵ روز تخريب مي‌شود. فايزر درحال ساخت كانتينرهاي حمل‌و‌نقل با استفاده از يخ خشك براي حل محدوديت‌هاي جا‌به‌جايي آن‌ها است. درمقابل، مدرنا ادعا مي‌كند واكسن اين شركت مي‌تواند تا ۶ ماه در دماهاي بيشتر فريزرهاي خانگي يا پزشكي نگه‌داري شود. مدرنا همچنين مدعي است كه واكسنش مي‌تواند در شرايط استاندارد يخچال (۲ تا ۸ درجه سانتيگراد) تا ۳۰ روز پس از ذوب شدن پايدار بماند.
هم انديشي ها