mRNS jeb ziņojuma RNS ir molekulas veids, kas no DNS pārnes ģenētisko informāciju uz šūnas proteīnu{0}}veidošanas mehānismu. Ievadot mRNS šūnās, mēs varam dot tām norādījumus ražot jebkuru proteīnu, ko mēs vēlamies, piemēram, antivielas, fermentus, hormonus vai vakcīnas. Tas paver jaunu iespēju pasauli dažādu slimību ārstēšanai, sākot no infekcijas slimībām un beidzot ar vēzi.
Šajā rakstā mēs jūs iepazīstināsim ar mRNS terapijas pamatiem, tostarp to, kā tā darbojas, kā tā tiek izgatavota, kā tā tiek piegādāta un kā tā tiek piemērota. Mēs arī dalīsimies ar dažiem jaunākajiem sasniegumiem un izaicinājumiem šajā aizraujošajā biotehnoloģijas jomā.
Kā darbojas mRNS terapija?
mRNS terapija darbojas, ievadot sintētiskās mRNS molekulas šūnās, kur tās tiek pārvērstas funkcionālos proteīnos. Atkarībā no proteīna veida un mērķa mRNS terapijai var būt dažādi efekti. Piemēram:
mRNS vakcīnas var izraisīt imūnreakciju pret konkrētu patogēnu, piemēram, jauno koronavīrusu, kas izraisa COVID-19. Piegādājot mRNS, kas kodē vīrusa proteīnu, piemēram, smailu proteīnu, mēs varam stimulēt antivielu un T šūnu veidošanos, kas var atpazīt un likvidēt vīrusu.
mRNS antivielas var nodrošināt pasīvu imunitāti pret slimību, piemēram, trakumsērgu vai HIV. Piegādājot mRNS, kas kodē monoklonālo antivielu, mēs varam nodrošināt tūlītēju aizsardzību pret konkrētu antigēnu, nepaļaujoties uz paša organisma imūnsistēmu.
mRNS proteīna aizstāšana var atjaunot trūkstoša vai bojāta proteīna funkciju, piemēram, VIII faktora hemofilijas gadījumā vai distrofīnu muskuļu distrofijas gadījumā. Piegādājot mRNS, kas kodē normālu proteīna versiju, mēs varam novērst slimības pamatcēloņu un uzlabot simptomus.
mRNS gēnu rediģēšana var modificēt šūnas genomu, piemēram, labot mutāciju vai ievietojot jaunu gēnu. Piegādājot mRNS, kas kodē programmējamas nukleāzes, piemēram, CRISPR/Cas9, mēs varam mērķēt un rediģēt noteiktas DNS sekvences ar augstu precizitāti un efektivitāti.
Kā veidojas mRNS?
mRNS tiek iegūts ar procesu, ko sauc par in vitro transkripciju (IVT), kas izmanto DNS veidni un RNS polimerāzes enzīmu, lai sintezētu RNS molekulas. DNS veidne satur promotora secību un vēlamā proteīna kodēšanas secību. RNS polimerāze saistās ar promotoru un transkribē DNS RNS.
Lai nodrošinātu, ka sintētiskā mRNS ir funkcionāla un stabila šūnās, IVT laikā vai pēc tās tiek veiktas vairākas modifikācijas. Tie ietver:
Ierobežošana: modificēta nukleotīda pievienošana mRNS 5' galam, lai aizsargātu to no degradācijas un uzlabotu translācijas efektivitāti. Ir dažādi vāciņu veidi, piemēram, Cap 0, Cap 1 un Cap 2, kas atšķiras pēc to metilēšanas līmeņa.
Poliadenilēšana: adenīna nukleotīdu virknes pievienošana mRNS 3' galam, lai palielinātu tās stabilitāti un pusperiodu. Poli(A) astes garums var svārstīties no 10 līdz 250 nukleotīdiem.
Optimizācija: mRNS strukturālo komponentu pielāgošana, piemēram, 5' netulkotais reģions (UTR), 3' UTR un atvērtais lasīšanas rāmis (ORF), lai uzlabotu tā ekspresijas līmeni un aktivitāti. Tas var ietvert kodona lietojuma optimizēšanu, funkcionālu peptīdu vai signālu secību ieviešanu vai pašpastiprinošu elementu pievienošanu.
Modifikācija: dažu mRNS nukleotīdu ķīmiskās struktūras maiņa, lai samazinātu tās imunogenitāti un palielinātu stabilitāti. Tas var ietvert uridīna aizstāšanu ar pseidouridīnu vai N1-metilpseidouridīnu vai metilgrupu pievienošanu citām pozīcijām.
Kā tiek piegādāta mRNS?
mRNS piegāde ir viens no lielākajiem izaicinājumiem mRNS terapijā, jo mRNS molekulas ir lielas, negatīvi lādētas un pakļautas bioloģisko šķidrumu fermentu degradācijai. Tāpēc tiek izstrādāti dažāda veida nesēji, lai aizsargātu un transportētu mRNS šūnās. Tie ietver:
Lipīdu nanodaļiņas (LNP): sfēriskas daļiņas, kas sastāv no lipīdiem, kas veido divslāni ap mRNS molekulām. LNP var sapludināt ar šūnu membrānām un atbrīvot mRNS citoplazmā. LNP tiek plaši izmantoti mRNS piegādei to augstās efektivitātes un bioloģiskās saderības dēļ. Daži LNP piemēri ir katjonu cietās lipīdu nanodaļiņas (SLN), jonizējamās lipīdu nanodaļiņas (ILN) un imūnstimulējošās lipīdu nanodaļiņas (ISLN).
Polimēru nanodaļiņas (PNP): sfēriskas daļiņas, kas sastāv no polimēriem, kas veido kodola -čaulas struktūru ap mRNS molekulām. PNP var iekļūt šūnās ar endocitozi un izkļūt no lizosomām protonu sūkļa efekta vai fermentatīvās degradācijas rezultātā. PNP ir daudzpusīgi un pielāgojami dažādiem lietojumiem. Daži PNP piemēri ir polietilēnimīns (PEI), poli(pienskābe-ko{5}}glikolskābe) (PLGA) un hitozāns.
Katjonu nanoemulsijas (CNE): eļļas pilieni{0}}ūdenī{1}}emulsijas, kas satur katjonu lipīdus un virsmaktīvās vielas. CNE var mijiedarboties ar šūnu membrānām un piegādāt mRNS citoplazmā. CNE ir viegli sagatavot un palielināt, un tie var uzlabot mRNS vakcīnu imunogenitāti. Daži CNE piemēri ir DOTAP/DOPE, DOTAP/holesterīns un DOTAP/MCT.
Citas mRNS piegādes sistēmas: daži citi nesēju veidi, kas ir izpētīti mRNS piegādei, ir protamīna{0}}kondensētā mRNS, eksosomas, ārpusšūnu pūslīši (EV), mezoporains silīcija dioksīds un kalcija fosfāts (CaP).
Kādi ir mRNS terapijas pielietojumi?
mRNS terapija var ārstēt dažādas slimības, sākot no infekcijas slimībām līdz vielmaiņas traucējumiem, no vēža līdz sirds un asinsvadu slimībām un no ģenētiskām slimībām līdz reģeneratīvajai medicīnai. Daži no pašreizējiem un jaunajiem mRNS terapijas pielietojumiem ir:
mRNS vakcīnas: mRNS vakcīnas var izraisīt spēcīgu un specifisku imūnreakciju pret dažādiem patogēniem, piemēram, SARS{0}}CoV-2, gripas vīrusu, HIV, respiratoro sincitiālo vīrusu (RSV), herpes simplex vīrusu (HSV), vējbakas vīrusu (VZV), cilvēka citomegalovīrusu, HCMV un trakumsērgas vīrusu. mRNS vakcīnām ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām vakcīnām, piemēram, ātra attīstība, zemas izmaksas, augsta drošība un viegla mērogojamība.
mRNS antivielas: mRNS antivielas var nodrošināt pasīvu imunitāti pret dažādām slimībām, piemēram, trakumsērgu, HIV, Ebolu, Ziku, Sibīrijas mēri un Covid-19. mRNS antivielām ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar parastajām antivielām, piemēram, ilgstoša ekspresija, zema imunogenitāte, augsta stabilitāte un vienkārša ievadīšana.
mRNS proteīna aizstāšana: mRNS proteīna aizstāšana var atjaunot trūkstoša vai bojāta proteīna funkciju dažādu slimību, piemēram, hemofilijas, muskuļu distrofijas, cistiskās fibrozes, fenilketonūrijas, Fabri slimības, Gošē slimības un Parkinsona slimības gadījumā. mRNS proteīna aizstāšanai ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar proteīnu terapiju, piemēram, izvairīšanās no imunogenitātes, biopieejamības uzlabošana un devas un biežuma samazināšana.
mRNS gēnu rediģēšana: mRNS gēnu rediģēšana var modificēt šūnas genomu dažādu slimību, piemēram, sirpjveida šūnu anēmijas, beta-talasēmijas, Hantingtona slimības, Dišēna muskuļu distrofijas un cistiskās fibrozes, gadījumā. mRNS gēnu rediģēšanai ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar gēnu terapiju, kuras pamatā ir DNS{2}}, piemēram, izvairīšanās no integrācijas saimnieka genomā, mērķa ietekmes samazināšana un specifiskuma un efektivitātes palielināšana.
mRNS šūnu terapija: mRNS šūnu terapija var manipulēt ar šūnas funkciju dažādās slimībās, piemēram, vēzis, autoimūnas slimības, diabēts un sirds un asinsvadu slimības. mRNS šūnu terapijai ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar parasto šūnu terapiju, piemēram, izvairīšanās no vīrusu vektoriem, drošības un daudzpusības uzlabošana, kā arī ražošanas un kvalitātes kontroles atvieglošana.
Kādi ir mRNS terapijas izaicinājumi un iespējas?
mRNS terapija ir daudzsološa un jauna biotehnoloģijas joma, kas ir parādījusi lielu potenciālu dažādu slimību ārstēšanā. Tomēr joprojām ir daži izaicinājumi un ierobežojumi, kas jāpārvar, pirms to var plaši izmantot klīniskajā praksē. Tie ietver:
-MRNS molekulu stabilitātes un piegādes efektivitātes uzlabošana in vivo
-MRNS molekulu un nesēju imunogenitātes un toksicitātes samazināšana
-MRNS{1}}kodēto proteīnu ekspresijas līmeņa un ilguma optimizēšana
-Standartizētu protokolu un kvalitātes kontroles pasākumu izstrāde mRNS ražošanai
-MRNS terapijas ilgtermiņa drošības un efektivitātes{1}}novērtēšana cilvēkiem
-Neskatoties uz šiem izaicinājumiem, ir arī daudzas iespējas un priekšrocības, kas padara mRNS terapiju par pievilcīgu iespēju nākotnes medicīnā. Tie ietver:
-MRNS dizaina un sintēzes elastības un daudzveidības izmantošana
-MRNS molekulām raksturīgās imunogenitātes un adjuvantitātes izmantošana
-mRNS{1}}kodēto proteīnu pārejošas ekspresijas un atgriezeniskuma izmantošana
-Sinerģisko efektu izpēte, apvienojot mRNS terapiju ar citām metodēm
-MRNS produktu izstrādes un apstiprināšanas procesa paātrināšana
Prisys Biotechnology, uzņēmums, kas specializējasPētījumi par primātiem, kas nav cilvēkveidīgie primāti (NHP).un pakalpojumi preklīniskai zāļu izstrādei. mRNS terapija, molekulas veids, kas var likt šūnām ražot jebkuru proteīnu, ko mēs vēlamies, piemēram, antivielas, fermentus, hormonus vai vakcīnas. Cynomolgus macaques, NHP suga, kurai ir daudz līdzību ar cilvēkiem anatomijas, fizioloģijas, imunoloģijas un ģenētikas ziņā. Prisys biotehnoloģija mRNS zāļu izpētē un izstrādē un NHP modeļos:
Prisys Biotechnology ir integrēta NHP resursu, slimību modeļu un klīnisko slimnīcu platforma, lai sniegtu risinājumus dažādām slimību jomām, piemēram, imunoloģijai, iekaisumiem, sirds un asinsvadu slimībām, hematoloģijai, aknām, nierēm, plaušām un onkoloģijai.
Prisys Biotechnology piedāvā kooperatīvas attīstības iespējas sadarbībai pētniecības un izstrādes jomā un novatoriskas tehnoloģijas, piemēram, uz dziļas mācīšanās{0}}pamatotu 3D uzvedības kvantifikācijas sistēmu NHP.
Prisys Biotechnology izmanto cynomolgus makakus kā dzīvnieku modeli mRNS terapijai, kas ir uzticamāki un atbilstošāki nekā citi dzīvnieku modeļi, piemēram, peles vai žurkas.
Prisys Biotechnology var pārbaudīt mRNS terapijas potenciālu un iespējamību dažādām slimībām, mērot mRNS molekulu un nesēju elektrisko pretestību, magnētiskās īpašības, farmakokinētiku, toksicitāti, imunogenitāti un efektivitāti NHP.
