MRNA läbimurre võib võimaldada vähi ja geneetiliste defektide isikupärase ravi väljatöötamist: Poola teadlaste meeskond nimetati 2018. aasta Euroopa leiutaja auhinnale.
- Täielikult isikupärastatud maksimaalse efektiivsusega ravimi eelduseks on individuaalsetele patsientidele ja nende konkreetsetele haigustele kohandatud ravimeetodite pakkumine ka rakutasandil.
See on Poola teadlaste eesmärk: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz ja nende meeskond.
Nad on välja töötanud mRNA molekuli vastupidava, tõhusama ja hõlpsasti toodetava otsa - nn kork, mis käsib rakul toota spetsiifilisi valke.
Teadlaste pakutud tehnika võimaldab meil mõelda meditsiinilistele lahendustele, mis parandavad keha geneetilist infosüsteemi, ilma et patsiendi DNA-s oleks otseseid muudatusi.
Saavutuste eest nimetati Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz ja Varssavi ülikooli teadlaste meeskond 2018. aasta Euroopa leiutaja auhinna finaali kategoorias "Uuringud". Selle aasta EPO auhinna võitjad kuulutatakse välja tseremoonial, mis toimub 7. juunil Pariisis.
"Poola teadlaste pakutud kontseptsioon võib laiendada molekulaarbioloogial põhineva personaliseeritud meditsiini kasutamist," ütles EPO president Benoît Battistelli. "See leiutis kajastab seda, kuidas Euroopa meditsiiniuuringud aitavad luua uusi kontseptsioone vähi ja muude surmavate haiguste raviks, mis võiksid olla kasulikud miljonitele inimestele."
Isiklik kogemus, mis aitas kaasa isikupärastatud meditsiini arengule
Varssavi ülikoolis bioorgaanilises keemias töötava Jacek Jemielity jaoks oli eriti oluline uute haiguste, näiteks vähi, ravimeetodite väljatöötamine.
Samal ajal kui tema meeskond uuris ravimikandjana stabiilsema, keemiliselt modifitseeritud mRNA arengut, tekkis tema tütrel leukeemia.
"Veetsin palju aega haiglas, kus nägin paljusid lapsi oma elu eest võitlemas," räägib Jemielity. "Tema haigus oli minu töö jaoks äärmiselt oluline motivatsioon."
Ja kuigi teadlase tütar on täielikult paranenud, diagnoositakse igal aastal rohkem kui 10 miljonit uut vähivormi erinevat juhtumit.
Vähk on kõigis selle vormides maailmas teisel kohal surmapõhjus. Standardsed ravimeetodid, nagu kirurgia, kiiritusravi ja keemiaravi, teevad märkimisväärset edu.
Kuid asjaolu, et hinnangute kohaselt võivad kaks inimest viiest inimesest kogu elu jooksul vähki haigestuda, ning sellest tulenevad tohutud rahalised kulud ja mõju patsientide elule, on muutnud uute vähiravimite uurimise meditsiinis esmatähtsaks.
Paljutõotav ravisuund on isikupärastatud meditsiini valdkond, pakkudes patsiendi DNA-l põhinevaid ravimeetodeid.
Eesmärk on mõista haiguse geneetilist põhjust, kas määrates selle arenguni viinud DNA piirkonnad või leides vähile omase ebanormaalse rakukasvu eest vastutava geneetilise mutatsiooni.
MRNA modifitseerimise uus kontseptsioon
Inimese DNA sisaldab umbes 20 000 geeni, mis sisaldavad juhiseid valkude, ensüümide ja muude keha moodustavate osakeste valmistamiseks.
DNA muutmine on aga nii kulukas, keeruline ja riskantne, et tänaseks on heaks kiidetud vähe geeniteraapiaid.
Need põhinevad enamasti modifitseeritud retroviirustel, mis suudavad raku kaitsemehhanismidest läbi libiseda ja sisestada uut teavet otse rakutuuma.
Palju vähem invasiivne lähenemine on keskenduda sellele, kuidas DNA-sse kirjutatud teave kantakse raku ribosoomidesse, kus viiakse läbi DNA-s kodeeritud valgu tootmise käsud.
Selle teabe edastamise eest vastutavad molekulid, mida nimetatakse messenger RNA-ks (mRNA). See on oma olemuselt lühiajaline, nii et inimese ensüümid ja valgud on suures osas lagundanud modifitseeritud väliselt sisestatud mRNA-d enne, kui see soovitud terapeutilist toimet ribosoomile edastas.
Tuginedes neli aastakümmet varem alustatud uuringutele, pakkus Jemielity ja tema meeskond välja teistsuguse lähenemisviisi, keskendudes iga mRNA molekuli lõpus asuvatele õrnadele struktuuridele, mida nimetatakse 5 'korkiks. "Korgistruktuur on mRNA ainevahetuse jaoks väga oluline, sest ilma selleta laguneb mRNA väga kiiresti ega suuda oma funktsioone täita. Seetõttu kaitseb kork mRNA lagunemise eest. "
Uurimisrühm muutis ühe tüüpilise mRNA molekuli umbes 80 000 aatomist, asendades hapniku aatomi väävliaatomiga. Nii loodi sünteetiline mRNA kork.
Patenteeritud leiutis - nimega Beta-S-ARCA - viis stabiilse mRNA loomiseni, viis korda efektiivsema ja kolm korda stabiilsema rakus kui looduslikult esinev molekul, avades tee mRNA-põhiste ravimeetodite väljatöötamiseks.
Laborist turuni
Pärast Euroopa patendiprotsessi algust 2008. aastal lõi meeskond partnerluse BioNTechiga Mainzi ülikoolist (Saksamaa), mis on spetsialiseerunud geeniteraapiatele.
Esialgsed kliinilised uuringud, milles kasutati UW meeskonna välja töötatud mRNA-mütse, algasid kaks aastat hiljem. 2013. aastal andis BioNTech luba stabiilsele mRNA-tehnoloogiale kõige olulisematele farmaatsiaettevõtetele, sealhulgas prantsuse Sanofi S.A. ja Genetech Inc.
2017. aasta juulis avaldas BioNTech Jemielity ja tema meeskonna välja töötatud korkidega isikupärastatud mRNA-põhise vähivastase vaktsiini esimeste inimkatsete paljutõotavad tulemused.
Kaheksal 13-st uuringus osalejast, kellel esinesid regressiivsed melanoomi kordused, puudusid uuringu 23 kuu jooksul vähirakud.
Seevastu üks teistest viiest inimesest, kellel tekkisid uued kasvajad, näitas kasvaja kahanemist.
Uuringuvaktsiin, mida võib kohandada ka muud tüüpi vähi raviks, põhineb patsiendi kasvaja DNA järjestamisel ja võrdlemisel normaalse koe omaga.
Pärast mutatsiooni tuvastamist süstitakse patsiendi kehasse kunstlikult muudetud mRNA, mis võimaldab immuunsüsteemil vähirakke tuvastada ja hävitada.
BionTech plaanib seda tehnoloogiat testida koos vähivastase ravimiga Tecentriq.
Uurimisrühm
Juba 1980. aastatel olid Varssavi ülikooli töötajad kaugel ees kolleegidest, kes tegelesid mRNA stabiliseerimisega, ammu enne seda, kui seda peeti struktuurielemendiks, mida võiks potentsiaalselt kasutada elupäästvatel ravimeetoditel.
Kogenud meeskonnaliige Edward Darżynkiewicz omandas magistrikraadi 1970. aastal ja kaitses 1976. aastal Varssavi ülikoolis doktoritöö orgaanilise keemia alal ning alates 2009. aastast töötas ta Varssavi ülikoolis korralise füüsika professorina.
Ta on Varssavi ülikooli füüsikaosakonna geeniekspressioonilabori ja Varssavi ülikooli uute tehnoloogiate keskuse interdistsiplinaarse molekulaarbioloogia ja biofüüsika laboratooriumi juhataja.
2015. aastal autasustati teda medaliga Leon Marchlewski erakordsete saavutuste eest biokeemias ja biofüüsikas. Ta on 208 teaduspublikatsiooni, kolme Euroopa patendi ja ühe USA patendi kaasautor.
Jacek Jemielity on alates 2013. aastast töötanud ka Varssavi ülikooli uute tehnoloogiate keskuses orgaanilise keemia professorina ning on praegu sealse orgaanilise keemia labori juhataja.
Ta on kolme Euroopa patendi ja ligi 100 teaduspublikatsiooni autor. Teaduspõhiste saavutuste eest sai ta Varssavi ülikooli rektori preemia ja Varssavi ülikooli füüsikateaduskonna preemia.
Joanna Kowalska on olnud Varssavi ülikooli füüsikateaduskonna biofüüsika osakonna dotsent alates 2011. aastast. Praegu on ta ka projektijuht.
Pr Joanna on üle 50 teadustöö ja kolme Euroopa patendi autor. Ta sai Varssavi ülikooli rektori teise kraadi preemia, Varssavi ülikooli füüsikateaduskonna auhinna ja prof. Pieńkowski.
2018. aastal tunnustati leiutiste eest ka Poola presidendi majanduspreemiat kategoorias "Teadus- ja arendustegevus" Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz ja nende meeskond.
