Νέα μέθοδος για την παραγωγή χημικώς τροποποιημένου mRNA

Σε πρόσφατη μελέτη, ερευνητική ομάδα του Ινστιτούτου Οργανικής Χημείας του Πανεπιστημίου της Κολωνίας με επικεφαλής την καθηγήτρια Dr Stephanie Kath-Schorr περιγράφει μια νέα μέθοδο για την ενζυματική παραγωγή συνθετικού αγγελιαφόρου RNA (mRNA). Ενώ χρησιμοποιούνται ήδη τροποποιήσεις φυσικών βάσεων του mRNA – για παράδειγμα από την BioNTech/Pfizer για την παραγωγή του εμβολίου τους για τον κορωνοϊό – αυτό το πρόσφατα αναπτυγμένο mRNA περιέχει επιπλέον μη φυσικά νουκλεοτίδια που εισάγονται ειδικά για την περιοχή. Τα νουκλεοτίδια είναι μόρια που λειτουργούν ως βασικά δομικά στοιχεία του RNA. Αυτή η νέα προσέγγιση που χρησιμοποιεί μη φυσικά νουκλεοτίδια επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετήσουν τον τρόπο με τον οποίο το mRNA εισάγεται στα κύτταρα και να παρατηρήσουν πώς οι πληροφορίες που εισήχθησαν πρόσφατα διαδίδονται σε κυτταρικό επίπεδο. Αυτό με τη σειρά του υπόσχεται καλύτερες θεραπευτικές εφαρμογές μακροπρόθεσμα.  

Οι προηγούμενες μέθοδοι δεν επέτρεπαν την παραγωγή mRNA με χημικά τροποποιημένα δομικά στοιχεία σε συγκεκριμένες θέσεις, επειδή τα mRNA παράγονται ενζυματικά λόγω του μήκους πολλών χιλιάδων δομικών στοιχείων. Στη νέα μέθοδο, οι ερευνητές χρησιμοποιούν το λεγόμενο «διευρυμένο γενετικό αλφάβητο» κατά την ενζυματική μεταγραφή του DNA σε RNA. Όπου φυσιολογικά δύο ζεύγη βάσεων είναι υπεύθυνα για τη μεταγραφή, η ομάδα εισήγαγε ένα τρίτο ζεύγος βάσεων. Αυτό της επέτρεψε να εισάγει μη φυσιολογικά  νουκλεοτίδια RNA σε συγκεκριμένα τμήματα mRNA, να τροποποιήσει την παραγωγή πρωτεΐνης και να μελετήσει λεπτομερώς την κυτταρική εφαρμογή.

«Ερευνήσαμε πόσο σταθερό είναι αυτό το χημικά τροποποιημένο mRNA στα κύτταρα, εάν το τεχνητά παραγόμενο mRNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα κύτταρα ως πρότυπο για αποτελεσματική παραγωγή πρωτεΐνης και ποια επίδραση έχουν οι χημικές τροποποιήσεις στην παραγωγή πρωτεΐνης», είπε η Kath-Schorr. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η νέα μέθοδος είναι πολύ ισχυρή για την παρακολούθηση της εισαγωγής του mRNA στα κύτταρα και για την παρακολούθηση και τον επηρεασμό της εξάπλωσής του σε κυτταρικό επίπεδο καθώς και για την αποτελεσματικότητα της μεταγραφής πληροφοριών. Αυτό ανοίγει νέες δυνατότητες για την ανάπτυξη αποτελεσματικών θεραπειών mRNA – όχι μόνο ως εμβόλια, αλλά και στη θεραπεία του καρκίνου.

Αρχικά, η μέθοδος θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε mRNA. Ωστόσο, αυτό απαιτεί περαιτέρω έρευνα, η οποία σχεδιάζεται σε συνεργασία με το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Κολωνίας. Σε επόμενο βήμα, θα πρέπει να πραγματοποιηθούν κλινικές μελέτες. Η ομάδα της Kath-Schorr αυτή τη στιγμή αναπτύσσει επίσης μια πιο αποτελεσματική μέθοδο συσκευασίας mRNAs πριν τα εισαγάγει στα κύτταρα. Σε αυτόν τον τομέα, το Ινστιτούτο Οργανικής Χημείας συνεργάζεται με άλλους επιστήμονες από το Τμήμα Χημείας καθώς και από την Ιατρική Σχολή στο πλαίσιο του UoC Forum «Transformative Nanocarriers for RNA Transport and Tracking - Advanced Concepts for Therapy and Diagnostic».

Πηγές:
Chemical Science.