AI versnelt opkomst van de RNA-kopieermachine: minder bijwerkingen mRNA-vaccin

mRNA-vaccins hebben de race gewonnen voor vroege goedkeuring van COVID-19 vaccins. Maar ze kennen ook bijwerkingen zoals koorts, hoofdpijn en vermoeidheid. Om de leidende rol in de bestrijding van infectieziekten te behouden zijn verbeteringen nodig. Volgens Pijlman ligt de mogelijke oplossing bij een volgende generatie zichzelf vermeerderende mRNA-vaccins en het gebruik van Artificial Intelligence. Die oplossing beschrijft hij met twee van zijn promovendi in Trends in Biotechnology.

In een mRNA-vaccin zit een stukje genetische informatie (RNA). Die informatie zorgt ervoor dat het lichaam een kenmerkend eiwit van het virus aanmaakt: het spike-eiwit. Stukjes van dit eiwit worden herkend door de afweercellen in het lichaam. Hierdoor komen de afweercellen in actie bij een daadwerkelijke infectie. “Wij denken dat er een bouwsteen aan deze mRNA-vaccins moet worden toegevoegd”, zegt de WUR-onderzoeker. “Een kopieermachine die ervoor zorgt dat het afgeleverde RNA zich in het lichaam vermenigvuldigt. Deze zogenoemde replicons, gekopieerd RNA, zorgen voor krachtige responsen met weinig bijwerkingen na een minimale immunisatie met één enkele dosis. In dieren worden replicon-vaccins al langer toegepast, met veel succes. In India zijn vaccins die op deze manier werken voor mensen inmiddels ook toegestaan.”

Kopieermachine

De kopieermachine, oftewel polymerase (eiwit), wordt momenteel uit een virus gehaald. Pijlman verwacht dat wetenschappers het in de toekomst zelf kunnen maken, bijvoorbeeld met hulp van Artificial Intelligence. “Met de implementatie van kunstmatige intelligentie in het ontwerp van eiwitten, verwachten we dat het mogelijk zal zijn om kleine, efficiënte polymerases te ontwerpen die gebaseerd zijn op de structuur en vorm van alle virale polymerases in openbare databases.”

Deze AI-replicons vallen in de toekomst mogelijk niet onder de huidige wetgeving voor genetisch gemodificeerde organismen (GGO). Ze zijn niet afkomstig van of geassocieerd met een bepaalde virusfamilie. Met andere woorden, deze geavanceerde 'RNA-machines' zullen niet onderworpen zijn aan de GGO-wetgeving en/of registratieprocedures die nu de markttoelating van replicons kunnen beperken of op zijn minst vertragen. Pijlman: “Toch blijft het belangrijk om eventuele risico’s van replicons voor mens, dier en milieu te beperken. Om dit goed te doen is er heldere wetgeving nodig; de technologie gaat in ieder geval sneller dan de regelgeving kan bijhouden.”

Replicons tegen kanker

Pijlman wijst erop dat replicons niet alleen inzetbaar zijn tegen infectieziekten. “Replicons kunnen ook een rol spelen bij het opwekken van een immuunrespons tegen kanker. Daarnaast kunnen ze beschermen tegen meerdere ziektes of verschillende varianten van een ziekte. In de toekomst is heel veel mogelijk.”