Mechanizm odpowiedzialny za większą skuteczność szczepionek i terapii mRNA odkryli badacze z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB). Artykuł na ten temat ukazał się na łamach prestiżowego czasopisma „Nature”.
Zdaniem naukowców najnowsze wyniki tych badań ułatwią tworzenie nowoczesnych leków przeciwko nowotworom i chorobom zakaźnym opartych o mRNA.
Potencjał terapeutyczny RNA jest jednak znacznie większy niż zastosowanie przeciwwirusowe. Od wielu lat prowadzone są intensywne prace nad szczepionkami przeciwnowotworowymi. To może się okazać jednym z najważniejszych zastosowań technologii mRNA.
Odkrycia polskich naukowców pomogą zwiększyć skuteczność szczepionek i leków mRNA
– Szczepionki mRNA odegrały kluczową rolę w opanowaniu pandemii COVID-19. Jednak samo mRNA jest cząsteczką wyjątkowo niestabilną. Nie wpływa to wprawdzie na bezpieczeństwo terapii, ale ogranicza jej skuteczność, np. skraca czas działania – powiedział PAP jeden z głównych autorów badania, prof. Andrzej Dziembowski z Laboratorium Biologii RNA w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej (IIMCB) w Warszawie.
Cząsteczki mRNA zawarte w szczepionkach działają tak samo jak naturalne mRNA (informacyjny lub matrycowy RNA) znajdujące się w naszych komórkach – stanowią matrycę do produkcji białka.
– Po podaniu szczepionki domięśniowo, mRNA ze szczepionki trafia do komórek odpornościowych, które produkują białko S (białko obecne na powierzchni koronawirusa SARS–CoV–2 – przyp. PAP). Nasz organizm uczy się je rozpoznawać. Dzięki temu, jeśli później zetkniemy się z prawdziwym wirusem, organizm będzie gotowy, by zareagować i powstrzymać rozwój choroby – wyjaśnił cytowany w informacji prasowej przesłanej PAP dr hab. Seweryn Mroczek z IIMCB oraz Uniwersytetu Warszawskiego. Ze względu na niestabilność mRNA szczepionki na nim oparte mają dość ograniczony czas działania.
ZOBACZ WIĘCEJ: TERAPIA MRNA W ONKOLOGII
Technologia mRNA w medycynie
Jak wyjaśnia prof. Dziembowski – szczególnie istotną rolę w stabilizacji cząsteczki mRNA i produkcji białka, które jest w niej zapisane, odgrywa tzw. ogon poli(A). Znajduje się on na końcu każdego mRNA i składa się wyłącznie z adeniny.
Dlatego zespół naukowców pod kierunkiem prof. Dziembowskiego we współpracy z badaczami z innych jednostek Kampusu Ochota analizował, jak zmieniają się ogony poli(A) w mRNA, które jest obecne w popularnych szczepionkach stosowanych podczas pandemii – Comirnaty i Spikevax. W tym celu badacze wykorzystali tzw. sekwencjonowanie nanoporowe, które pozwoliło na bezpośredni odczyt sekwencji cząsteczek mRNA szczepionek, w tym ogonów poli(A).
– Stworzyliśmy specjalne oprogramowanie do analizy danych z sekwencjonowania terapeutycznych cząsteczek mRNA, koncentrując się metabolizmie ogonów poli(A) – skomentował dr Paweł Krawczyk, który w grupie badawczej prof. Dziembowskiego odpowiadał za metody obliczeniowe.
Dotąd zakładano, że ogon może się tyko skracać. Polscy naukowcy wykazali, że enzym TENT5A odgrywa kluczową rolę w wydłużaniu ogona poli(A). Bierze on udział w dodawaniu cegiełek (tj. cząsteczek adeniny) do ogona poli(A) mRNA. Jest obecny w niektórych komórkach naszego organizmu, przede wszystkim w tych, które produkują dużo białek wydzielanych następnie na zewnątrz komórki (tzw. sekrecja). Są to np. osteoblasty produkujące kolagen niezbędny do powstawania kości.
– Wydłużanie ogona poli(A) jest jak odwrócenie klepsydry – +kupuje+ dodatkowy czas, dzięki czemu mRNA działa znacznie dłużej w komórkach – wyjaśnił dr Krawczyk. Dlatego badacze określili polimerazę TENT5A jako wehikuł czasu dla mRNA.
– Udowodniliśmy, że TENT5A sprawia, że cząsteczki mRNA stają się stabilniejsze, co pozwala na bardziej długotrwałą i efektywną produkcję antygenów – substancji wyzwalających reakcję odpornościową organizmu – dodał ekspert.
Zespół prof. Dziembowskiego zaobserwował również, które komórki organizmu odgrywają najważniejszą rolę w działaniu szczepionek mRNA. Są to makrofagi, rodzaj komórek odpornościowych, które odpowiadają za wychwytywanie i neutralizowanie „intruzów”.
– To głównie w makrofagach powstaje białko zapisane w mRNA szczepionki, które jest niezbędne do wywołania odpowiedzi immunologicznej i odporności – powiedział PAP specjalista.
Jak wyjaśnił, po podaniu szczepionki do mięśnia, makrofagi podążają do miejsca wkłucia, pobierają mRNA przenoszone w specjalnych molekułach lipidowych i następnie produkują zapisany w nich antygen.
– Gdy w makrofagach brak enzymu TENT5A, szczepionka nie jest tak trwała, powstaje mniej antygenu i odpowiedź immunologiczna jest słabsza – wyjaśnił prof. Dziembowski.
Jak podkreślił, stabilizacja cząsteczki mRNA przez enzym TENT5A jest mechanizmem uniwersalnym, dlatego posiada ogromny potencjał dla medycyny.
Polskie odkrycie otwiera drogę do opracowania bardziej trwałych szczepionek i leków opartych na mRNA.
– W dużym uogólnieniu można zrobić takie mRNA, które będzie idealnym substratem dla enzymu TENT5A, a jednocześnie zahamować mechanizmy powodujące degradację mRNA – wyjaśnił prof. Dziembowski. Zaznaczył, że jego zespół ma już pomysły na zastosowanie swojego odkrycia w medycynie.
Przełomowe badania zostały zrealizowane w oparciu o infrastrukturę badawczą IN-MOL-CELL Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej. Została ona zakupiona dzięki środkom z Krajowego Planu Odbudowy.
Technologia mRNA w onkologii
Od niemal 30 lat technologia mRNA jest rozwijana pod kątem terapeutycznym. Technologia mRNA kojarzona jest aktualnie przede wszystkim ze szczepionkami przeciw COVID-19, które zmieniły bieg pandemii. Tymczasem jej potencjał terapeutyczny sięga znacznie dalej – od szczepionek przeciwnowotworowych, przez leczenie chorób rzadkich i metabolicznych, aż po medycynę regeneracyjną i edycję genomu
– Nowotwory są jednak znacznie trudniejszym przeciwnikiem, bo wykształciły szereg mechanizmów, żeby unikać odpowiedzi układu immunologicznego, natomiast na tym polu od lat następuje postęp. My również mamy tutaj swoje zasługi, ponieważ opracowaliśmy wynalazek, który zwiększa stabilność RNA, i on został wykorzystany przez dużą firmę farmaceutyczną w kilkunastu badaniach klinicznych właśnie nad szczepionkami przeciwnowotworowymi. Prace trwają już od wielu lat, ale mamy nadzieję, że najbliższe lata przyniosą przełom – wyjaśnia prof. dr hab. Jacek Jemielity z Centrum Nowych Technologii na Uniwersytecie Warszawskim .
Zespół naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego kierowany przez prof. Jacka Jemielitego i dr hab. Joannę Kowalską we współpracy z badaczami z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego oraz spółki spin-off UW ExploRNA Therapeutics opracował nową modyfikację mRNA, która pozwala uzyskiwać jak najwięcej terapeutycznego białka przy jak najniższej dawce terapeutycznego mRNA.
W trakcie badań naukowcy dowiedli, że zmodyfikowana przez nich cząsteczka mRNA (z AvantCap) wykazuje w niektórych układach nawet sześciokrotnie większą produktywność. To oznacza, że będzie można uzyskać dany efekt terapeutyczny przy znacznie niższej dawce. W pewnych specyficznych warunkach ta różnica bywa jeszcze większa (nawet stukrotnie).
Na podstawie: PAP / Newseria / mrna.pl /opracowanie własne
PRZEJDŹ DO: MIKRO RNA
SPRAWDŹ: SZCZEPIONKA MRNA NA RAKA PŁUCA
