BioNTech / Pfizerからのコロナウイルスワクチンのソースコードのリバースエンジニアリング

ようこそ。この投稿では、BioNTech / Pfizer SARS-CoV-2mRNAワクチンのソースコードを文字ごとに分析します。



はい、そのような声明はあなたを驚かせるかもしれません。ワクチンは人の手に注入される液体です。ソースコードはそれと何の関係がありますか？



良い質問。まず、BioNTech / Pfizerワクチンの同じソースコードのごく一部から始めます。これは、BNT162b2とも呼ばれ、 Tozinameranとも呼ばれ、Comirnatyとも呼ばれ ます。





BNT162b2mRNAの最初の500文字。



ワクチンの中心はこのデジタルコードです。その長さは4284文字なので、いくつかのツイートに収まります。ワクチン製造プロセスの最初の段階で、誰かがこのコードをDNAプリンターにアップロードし（うん）、それがストレージデバイスからのバイトを実際のDNA分子に変換しました。





DNAプリンターCodexDNA BioXp 3200



このような機械から、少量のDNAが現れます。これは、長期にわたる生物学的および化学的処理の後、ワクチンが入ったバイアル内でRNAに変わります。 30μgの用量には実際には30μgのRNAが含まれています。また、mRNAを細胞に送達する巧妙な脂質（脂肪）パッケージングシステムも備えています。



RNAは、「作業メモリー」に保存されているため、揮発性バージョンのDNAです。 DNAは生物学のフラッシュドライブのようなものです。 DNAは信頼性が高く、堅牢で、内部的に冗長です。ただし、コンピューターはフラッシュドライブから直接コードを実行することもありません。すべてが開始される前に、コードはより高速で柔軟性があり、さらに脆弱なシステムにコピーされます。



コンピューターではこれはRAMであり、生物学ではRNAです。類似性は衝撃的です。フラッシュメモリとは異なり、RAMは注意深く手入れしないとすぐに劣化します。Pfizer / BioNTech RNAワクチンを非常に低温で保管する必要がある理由は 同じです。つまり、RNAは繊細な花です。



各RNAシンボルは、0.53×10の順に重 ^-21、30μgのワクチンの用量は6×10含まれているグラム、 ¹⁶シンボルを。実際、ワクチンは同じ4284文字の2000億回の繰り返しで構成されていますが、バイト単位では、これは約25PBになります。ワクチンの実際の含有量は1キロバイト強です。SARS-CoV-2自体のボリュームは約7.5KBです。

クイックリファレンス

DNAはデジタルコードです。ただし、0と1を使用するコンピューターとは異なり、文字A、C、G、およびU / T（「ヌクレオチド」、「ヌクレオシド」、または「塩基」）を使用します。



コンピュータでは、0と1は、電荷、電流、磁気接合、電圧、信号変調、または反射率の変化の有無の形で保存されます。要するに、0と1は抽象化ではなく、電子や他の多くの物理的な化身の形で生きています。



自然界では、A、C、G、およびU / Tは、鎖状のDNA（またはRNA）に格納されている分子です。



コンピューターでは、8ビットがバイトにグループ化され、データは通常バイト単位で処理されます。



自然は3つのヌクレオチドをコドンにグループ化します 、遺伝情報を処理するための典型的な単位です。コドンには6ビットの情報が含まれています（DNAシンボルごとに2ビット、3文字= 6ビット）。これは、コドンが2 ⁶ = 64の異なる値を取ることができることを意味し ます。



これまでのところ、すべてがかなりデジタルです。疑わしい人は、デジタルコードを含むWHOのドキュメントを見ることができます 。

では、このコードは何をするのでしょうか？

ワクチンの背後にある考え方は、実際に病気になることなく病原体と戦うように免疫システムに教えることです。歴史的に、これのために、免疫系を適切に活性化し、それを強制的に作用させるために、弱体化した、または機能しないウイルスが、補助剤を備えた体内に導入された。何十億もの卵（または昆虫）を使用したのは主にアナログ技術でした。彼女はまた、多くの運と多くの時間を必要としました。これには、まったく異なるウイルスが使用されることもありました。



mRNAは同じ結果（免疫システムのトレーニング）を達成しますが、レーザーサイトを使用する場合と同じようにはるかにスマートです。すべての意味で-焦点が絞られていますが、強力な影響があります。



仕組みは次のとおりです。この製剤には、有名なタンパク質「スパイク」SARS-CoV-2を説明する不安定な遺伝物質が含まれています。巧妙な化学反応を通じて、ワクチンはこの遺伝物質を私たちの細胞のいくつかに届けます。



その後、それらは素直にSARS-CoV-2タンパク質を生成し始めます。その量は私たちの免疫システムを開始するのに十分な量です。スパイクタンパク質と細胞感染の特徴的な兆候に直面して、スパイクタンパク質のさまざまな特性とその再生プロセスに対して強力な応答を示します。



これは、ワクチンが95％の効果でどのように機能するかです。

ソース！

最高の場所から始めましょう-最初から。WHOドキュメントには、次の役立つ図があります。







それは一種のコンテンツです。帽子の形でデザインされた「キャップ」アイテムから始めましょう[eng。キャップ-キャップ、キャップ、帽子]。



コンピューターの場合と同じように、opcodeをファイルに書き込んで実行するだけでは不十分です。生物学的オペレーティングシステムには、ヘッダー、リンカー、および変数の命名規則などが必要です。



ワクチンコードは、次の2つのヌクレオチドで始まります。

GA

「MZ」文字で始まるDOSおよびWindows実行可能ファイル、または「＃！」で始まるUNIXスクリプトに相当します。生活とオペレーティングシステムの両方で、これらの2つの文字は実行されません。しかし、それらはそこになければなりません。そうでなければ、何も機能しません。



mRNAヘッダーにはいくつかの機能があります。彼女は、たとえば、コードはカーネルからのものであると述べています。私たちの場合、これは当てはまりません-コードは当然ワクチンから来ています。しかし、セルはこれを知る必要はありません。帽子はコードに信頼性を与え、破壊から保護します。



また、2つの元のGAヌクレオチドは、残りのRNAとは化学的にわずかに異なります。この意味で、一種の帯域外シグナリングがGAに組み込まれています。

5小節の翻訳されていない地域

ちょっとした専門用語。RNA分子は一方向にのみ読み取られます。少し紛らわしいのは、読み取りが5 'と呼ばれる部分から始まること です。そしてパート3 'で終わります。



生命はタンパク質（そしてそれらでできているすべてのもの）でできています。これらのタンパク質はRNAに記載されています。RNAからタンパク質への変換は翻訳と呼ば れます。



次に、 非翻訳領域（UTR;非翻訳領域、UTR）5 'を指定します。つまり、この部分はタンパク質に渡されません。

GAAΨAAACΨAGΨAΨΨCΨΨCΨGGΨCCCCACAGACΨCAGAGAGAACCCGCCACC

ここで私たちは最初の驚きに向かっています。 RNAの通常の記号はA、C、G、Uです。DNAでは、UはTとしても知られています。しかし、ある種のΨが現れます-どうなりますか？



これは、ワクチンの非常にトリッキーな特性の1つです。私たちの体には強力な抗ウイルスシステムがあります。彼女のおかげで、細胞は外来RNAに非常に懐疑的であり、何かをする前にそれらを破壊しようと懸命に努力します。



これはワクチンの問題です-それは私たちの免疫システムをすり抜ける必要があります。長年の実験で、RNAのUがわずかに変化した分子に置き換えられると、免疫系はそれに興味を失うことがわかりました。まったく。



したがって、BioNTech / Pfizerワクチンでは、各Uが1-メチル-3'-シュードウリジンに置き換えられます。 、これはΨで表されます。ここでの秘訣は、そのような置換が免疫系を鎮静化するが、細胞の必要な部分がそれを通常のUとして認識することです。



この秘訣はコンピューターのセキュリティでも知られています。ファイアウォールとセキュリティシステムを混乱させる、わずかに文字化けしたバージョンのメッセージを送信できる場合がありますが、バックエンドサーバーでは受け入れられます。そして、それらはハッキングされる可能性があります。



今日、私たちは過去からの基礎的な科学的研究の成果を享受しています。 このΨテクノロジーを 発見した人々は、資金を見つけて認知を得るために戦わなければなりませんでした。私たちは彼らに感謝すべきであり、ノーベル賞は最終的に彼らを見つけると確信してい ます。

, Ψ-, ? , . , 1--3'-. , , . , Ψ .

5フィートのNTOに戻りましょう。これらの51のシンボルは何をしますか？自然界のほとんどすべてのように、それらは単一の明確な機能を持っていません。



細胞がRNAをタンパク質に変換する必要がある場合、リボソームと呼ばれる機械がオンになります。リボソームはタンパク質の3Dプリンターのようなものです。それはRNAの一部を吸収し、それに基づいてアミノ酸の鎖を放出し、それが タンパク質に折りたたまれます。







このプロセスはビデオで示されています。下の濃い縞はRNAです。緑の背景の縞模様が形成タンパク質です。インバウンドとアウトバウンドのギズモは、RNAに適合させるためのアミノ酸と アダプターです。



リボソームが機能するためには、RNAの一部に物理的に座っている必要があります。その後、さらなるRNAセグメントからの情報に基づいてタンパク質の形成を開始できます。つまり、最初に着陸する必要のある部分を読み取ることができません。 「ガイダンス」はNTOによって提供されます。



さらに、NTOにはメタデータが含まれています。ブロードキャストはいつ行う必要がありますか？いくら？ワクチンについては、科学者たちは放送コマンドができるだけ早く記録されたNTOを見つけました。彼女はから来た 遺伝子アルファグロビン。この遺伝子は、大量のタンパク質を確実に生成することで知られています。過去に、科学者はこのUTRをさらに最適化する機会をすでに見つけていたため、ワクチンにはアルファグロビンからのUTRを使用しなくなりましたが、より優れたものを使用しました。

S-糖タンパク質シグナル配列

前述のように、ワクチンの目標は、細胞にSARS-CoV-2スパイクタンパク質を工業規模で生産させることです。これまで、ソースコードでメタデータと命名規則を主に扱ってきました。そして今、私たちはウイルスタンパク質の領域に入っています。



ただし、最初にメタデータの別のレイヤーを通過する必要があります。リボソーム（上記の素晴らしいアニメーションから）がタンパク質を作った後、それはまだどこかに到達する必要があります。これは、S-糖タンパク質のシグナル配列（ペプチド） （拡張 リーダー配列）にコード化されてい ます。



タンパク質の最初には、タンパク質全体と同じ形式でエンコードされたアドレスラベルのようなものがあります。この場合、信号シーケンスは、タンパク質が小胞体細胞を離れなければならないことを示してい ます。スタートレックでさえ、そのようなクールな専門用語はありませんでした！



信号シーケンスはそれほど長くはありませんが、コード例はウイルスのRNAとワクチンの違いを示しています。比較しやすいように、ΨをRNAの通常のUに置き換えました。

           3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
ウイルス：AUG UUU GUU UUU CUU GUU UUA UUG CCA CUA GUC UCU AGU CAG UGU GUU
ワクチン：AUG UUC GUG UUC CUG GUG CUG CUG CCU CUG GUG UCC AGC CAG UGU GUU
               ！！！！！！！！！！！！！            

誤ってRNAを3つの記号でグループ化していない。これらのシンボルはコドンを形成します。そして、各コドンは特定のアミノ酸をコードしています。ワクチンのシグナル配列は、ウイルス自体とまったく同じアミノ酸で構成されています。



RNAが違うのはなぜですか？ RNAには4つのシンボルがあり、そのうち3つがコドンを構成するため、



4 ³ = 64のコドンが存在する可能性があります 。同時に、20の異なるアミノ酸しかありません。いくつかのコドンが同じアミノ酸をコードしていることがわかります。



Lifeは、RNAコドンをアミノ酸にマッピングするために、次のほぼ普遍的な表を使用しています。







この表は、ワクチンの変更（UUU-> UUC）が同義であることを示しています。ワクチンのRNAコードは異なりますが、出力は同じアミノ酸とタンパク質です。



綿密な調査により、ほとんどの変更が3でマークされた3番目のコドンに含まれていることがわかります。ユニバーサルコドンテーブルを確認すると、この3番目の位置が最終的に取得されるアミノ酸に影響を与えないことがよくあります。



しかし、変更が同義である場合、なぜそれらが必要なのですか？よく見ると、1つを除いてすべて変更すると、CとGの数が増え



ます。 なぜこれが必要なのですか？すでに述べたように、私たちの免疫システムは「外部」RNA、つまり細胞外から来たコードに対して非常に懐疑的です。検出を回避するために、すでにUをΨに置き換えています。



しかし、GとCを大量に含むRNAは、より頻繁に、より効率的にタンパク質に変換されることがわかりました。この目的のために、RNAワクチンの多くの記号は、可能な場合はGとCに置き換えられています。

本物のリスのとげ

ワクチンの次の3777RNA文字も、CとGを追加することを目的として、「コドン最適化」されています。ここではコード全体を示しませんが、その1つの特別なフラグメントを調べます。ワクチンが効くのは彼のおかげです-私たちが通常の生活に戻るのを助けるのはこの部分です：

                  * *
          LDKVEAEVQIDRLITG
ウイルス：CUU GAC AAA GUU GAG GCU GAA GUG CAA AUU GAU AGG UUG AUC ACA GGC
ワクチン：CUG GAC CCU CCU GAG GCC GAG GUG CAG AUC GAC AGA CUG AUC ACA GGC
          LDPPEAEVQIDRLITG
           ！!!! !! ！！！！！！！              

ここでも、通常の同義のRNAの変化が見られます。たとえば、最初のコドンでは、CUUはCUGに置き換えられました。これにより、ワクチンに別のGが追加され、タンパク質の生成が促進されます。CUUとCUGはアミノ酸L、つまりロイシンをコードしているため、タンパク質に変化はありません。



スパイクタンパク質をワクチンと比較することにより、2つを除いてすべての変更が同様に同義であることがわかります。それらの両方がこのフラグメントに表示されます。



3番目と4番目のコドンには実際の変化が含まれています。アミノ酸KおよびVは、Pまたはプロリンに置き換えられます。Kの場合は3回（ '!!!'）、Vの場合は2回（ '!!'）変更しました。これらの2つの変更により、ワクチンが非常に強化されることがわかりました。



では、ここで何が起こっているのでしょうか。実際のウイルス粒子を見ると、スパイクタンパク質が棘の束であることがわかります。







スパイクはウイルスの本体に付着しています（「ヌクレオカプシドタンパク質」）。しかし、私たちのワクチンはこれらのとげを自分で生成するだけであり、ウイルス体には付着しません。



別々に存在するスパイクタンパク質が完全に異なる構造に崩壊することが判明しました。それらがワクチンの一部として導入された場合、私たちの体はそれらに対する免疫を発達させたでしょう-しかしそれらの崩壊した種類に対してのみ。本物のコロナウイルスはまっすぐなスパイクを誇示します。この形式では、ワクチンはほとんど機能しません。



では、私たちは何をしているのでしょうか？ 2017年にそれ が説明されました適切な場所でのプロリンの二重置換により、ウイルスに付着していなくても、SARS-CoV-1およびMERSSタンパク質が「元の」形をとる方法。すべてプロリンの強さに感謝します。このアミノ酸はスプリントのように機能し、免疫系に提示する必要がある状態でタンパク質を安定させます。 これ を



発見した人々は、常に肩を軽くたたき、常にニヤリと笑う必要があります。そして、これはすべて当然のことです。



記事の最初のドラフトが公開された後、私はマクレイランの研究室の人々と話をしました、そして彼らはこれまでパンデミックのために肩の拍手が中断されたと言いました、しかし彼らはワクチンへの彼らの貢献を誇りに思っています。そして、それに取り組んでいる他のグループやボランティアの重要性を強調します。

リスの終わりと次のステップ

ソースコードを最後までスクロールすると、スパイクタンパク質の最後に小さな変化が見られます。

          VLKGVKLHYT s             
ウイルス：GUG CUC AAA GGA GUC AAA UUA CAU UAC ACA UAA
ワクチン：GUG CUG AAG GGC GUG AAA CUG CAC UAC ACA UGA UGA 
          VLKGVKLHYT ss          
               ！！！！！！！！

タンパク質の終わりには、文字sでマークされた「停止」コドンがあります。これは、タンパク質の終わりを示す丁寧な方法です。ウイルス自体はUAAコドンを停止として使用し、ワクチンは2つのUGAコドンを使用します。おそらく念のため。

未翻訳エリア3 '

5 'の終わりにリボソームガイダンスに必要な5'-UTRが見つかったのと同じように、タンパク質の終わりに同様のコンストラクトである3'-UTRが見つかりました。



彼女について書く言葉はたくさんありますが、ウィキペディアから引用したいと思います。 「3'-UTRは遺伝子発現において重要な役割を果たし、mRNAの局在化、安定性、輸出および翻訳効率に影響を与えます。 3'-NTOに関する現在のすべての知識にもかかわらず、それらの作業は依然として大部分が神秘的です。」



ただし、特定の3'-UTRがタンパク質発現の媒介に非常に成功していることはわかっています。WHOの文書によると、BioNTech / Pfizerワクチンに含まれる3'-UTRは、「RNAの安定性と高い総タンパク質発現を確保するための切断（AES）mRNAおよびミトコンドリアにコードされた12SリボソームRNAのアミノ末端エンハンサー」に由来します。私は何を言うことができます-よくやった。

そして最後に、AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

mRNAの最後は ポリアデニル化されています。それはAAAAAAAAAAAAAAAAAAA文字列の束で終わるという華やかな言い方です。どうやら、2020年もmRNAを取り出した。



mRNAは何度も再利用できますが、最後からいくつかの「A」が失われます。「A」がなくなるとすぐに、mRNAは機能を停止し、破棄されます。この意味で、ポリAテールは劣化から保護します。mRNAワクチンの最後の「A」の最適量を決定するために特別な研究が行われました。オープンソースでは、120個程度になっていると読んだ。



BNT162b2ワクチンはで終了します

                                     ****** ****
UAGCAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAGCAUAU GACUAAAAAA AAAAAAAAAA 
AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAA

30「A」、次に「ヌクレオチドリンカー-10」（GCAUAUGACU）、続いてさらに70「A」。



タンパク質の発現を改善するために、独自の最適化が再び使用されているのではないかと思います。

結果

これで、BNT162b2ワクチンの正確な内容がわかり、ほとんどの場合、このように機能する理由がわかりました。

• RNAを通常のmRNAのように見せるためのCAPキャップ。
• よく知られており、テストと最適化に成功した5'-NTO。
• スパイクタンパク質を適切な場所に送信する最適化されたコドンを持つ信号シーケンス（ウイルス自体からコピー）。
• 最適化されたコドンを持つ元のスパイクタンパク質のバリアントで、正しい脊椎の形状を確保するために2つのプロリン置換があります。
• よく知られており、テストと最適化に成功した3'-NTO。
• ある種の「リンカー」を備えたポリAの少し不思議な尾。

コドンを最適化すると、mRNAに多くのGとCが追加されます。Uの代わりにΨ（1-メチル-3'-シュードウリジン）を使用すると、免疫システムをだますのに役立ちます。そのおかげで、mRNAは私たちの免疫システムを訓練するのに十分な長さで存在します。