Teadlased: ehitasime pisikese vähiravimitehase otse haige enda rakkudesse

Muundatud mRNA on pannud rakud tootma omaenda terapeutilisi valke. Foto: Unsplash

Insenergeneetika abil toodetud mRNA on muutnud rakud pisikesteks bioettevõteteks, mis toodavad ravimeid edukaks põletikulise nahahaiguse ja kahe vähitüübi raviks, näitab uus uuring. See tehnoloogia sillutab teed ravimeetoditele, kus patsientide kehad toodavad ise ravimeid.

Messenger RNA (mRNA) sisaldab juhiseid, mis suunavad raku loomupäraseid mehhanisme tootma konkreetset valku. Paljud tunnevad mRNA-d selle seose tõttu COVID-19 vaktsiiniga. Kuid mRNA-l on potentsiaali palju laiemateks kasutusaladeks, sealhulgas geenipõhisteks ravimeetoditeks mitmesuguste haiguste puhul.

Hiljuti avaldatud uuring käsitleb üht sellist kasutusvõimalust. Texase Ülikooli (University of Texas ehk UT) Southwestern Meditsiinikeskuse teadlased on kasutanud insenergeneetika abil toodetud mRNA-d, et suunata rakke sekreteerima omaenda ravimeid, mis ravivad edukalt psoriaasi ja vähki hiirtel.

Daniel Siegwart, UT Southwestern'i biomeditsiinitehnika ja biokeemia professor ning uuringu vastutav autor, selgitas, et selle tehnoloogia abil võib patsient tulevikus saada kord kuus apteegis või isegi kodus ravi, mis parandaks oluliselt tema elukvaliteeti.

Koos hiljutiste edusammudega mRNA uurimises on edenenud ka nanoosakesi kasutavad terapeutiliste ainete manustamise meetodid. Enamik uuringutest on keskendunud sellele, et rakud toodaksid valke, mida saab kasutada otse rakkudes või kaudselt käivitada rakusiseseid protsesse, nagu need, mida on vaja geenide redigeerimiseks. Käesolevas uuringus võtsid teadlased teise lähenemisviisi, keskendudes valkude viimisele rakkudest välja, et need saaksid avaldada terapeutilist toimet mujal kehas.

Rakkudes toimivad signaalpeptiidid (SP-d) kui «metafoorilised saatelehed», mis juhendavad geneetilistest juhistest toodetud valke nende vajalikele asukohtadele. Mõned SP-d suunavad valke rakusisestesse osadesse, nagu tuum ja mitokondrid, samas kui teised – nn sekretoorsed SP-d – põhjustavad valkude sekreteerimist rakuvälisesse ruumi. Seda silmas pidades eeldasid teadlased, et insenergeneetika abil toodetud SP võiks kopeerida mRNA koodi, et põhjustada normaalsetes oludes rakusiseseks jäävate valkude liikumist vereringesse.

Nad eraldasid mRNA osa, mis toodab sekretoorset SP-d ja pärineb vere hüübimises osalevast valgusüsteemi Faktor VII-st. Seejärel lisasid nad selle SP-d kodeeriva mRNA neljale erinevale mRNA järjestusele, mis toodavad kindlaid valke: mCherry (fluorestsentsvalk, mis annab visuaalse signaali selle sekreteerimisest rakkudest), erütropoetiin (inimese valk, mis osaleb vere tootmises), etanertsept (terapeutiline valk, mida kasutatakse põletikuliste haiguste raviks) ja anti-PD-L1 (veel üks terapeutiline valk, mida kasutatakse vähi raviks). Kui muudetud mRNA-d pakiti lipiidi nanoosakestesse ja viidi rakkudesse laboris, sekreteerisid rakud SP-ga märgistatud valke, mis olid toodetud nendest mRNA-dest, rakuvälisesse vedelikku.

Kui teadlased ravisid hiiri, kellel on psoriaas – autoimmuunhaigus, mis põhjustab naha põletikku – muudetud mRNA-ga, mis kodeeris etanertsepti, vähenesid nende nahaplaadid märkimisväärselt. Kui nad ravisid hiiri jämesoolevähi ja metastaatilise melanoomiga, kasutades muudetud mRNA-sid, mis kodeerisid anti-PD-L1, vähenes kasvajate kasv märkimisväärselt ja hiired elasid kaks korda kauem kui ravimata hiired.

Teadlased märkisid, et kasutades nende signaalpeptiidiga insenergeneetikat (Signal peptide Engineered Nucleic acid Design ehk SEND), et keha enda mehhanismid toodaksid ja tarniksid terapeutilisi valke, võib parandada praegu infusiooni teel manustatavate valkude tõhusust ja aidata ületada nendega seotud kõrvaltoimeid. Nad ütlesid, et selle tehnoloogia abil toodetud ravimid võivad parandada tervist ja elukvaliteeti patsientidel, kellel on põletikulised haigused, vähk, verehüübimishäired, diabeet ja erinevad geneetilised häired.

Uuring avaldati ajakirjas PNAS.

Allikad: UT Southwestern Meditsiinikeskus ja New Atlas