Dr Joanna Kowalska w laboratorium Zakładu Biofizyki Instytutu Fizyki Doświadczalnej Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. (Źródło: FUW, Grzegorz Krzyżewski)

   Terapie genowe to jedna z najnowocześniejszych, przyszłościowych metod leczenia. Choć ryzykowna, może okazać się najskuteczniejsza. Od lat modyfikowaniem informacyjnego DNA zajmują się naukowcy z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego (FUW). „We współpracy z Louisiana State University opracowaliśmy i opatentowaliśmy metody wydłużania trwałości mRNA i zwiększania jego wydajności w produkcji terapeutycznych białek. Dajemy biologom uniwersalne narzędzie, które potencjalnie umożliwia opracowanie skutecznych szczepionek przeciwko każdej chorobie nowotworowej” – mówi dr Jacek Jemielity, FUW.

   Czas życia mRNA jest stosunkowo krótki i liczy się go w godzinach, a czasem nawet  minutach. Terapeutyczne mRNA podane do organizmu, nie zdążyłoby wyprodukować potrzebnego choremu białka, gdyż uprzednio zostałoby rozłożone przez enzymy. W związku z powyższym do tej pory skupiano się głównie modyfikacjami DNA. Ingerencje w schowane w jądrze komórkowym DNA są jednak trudne, drogie i niebezpieczne. „Wprowadzona w celach terapeutycznych zmiana zostaje utrwalona w genomie na zawsze, a jej konsekwencje mogą być trudne do przewidzenia. Wyleczymy jedną chorobę, może pojawić się inna. Dlatego już wiele lat temu zainteresowaliśmy się mRNA, a szczególnie tym, co znajduje się na jednym z końców jego łańcucha” – mówi prof. dr hab. Edward Darżynkiewicz (FUW).

   Strukturalnie mRNA jest polimerem, składającym się z ok. 2000 nukleozydów, zakończonych mostkiem trifosforanowym - nazywanym czapeczką lub kapem. Funkcją czapeczki jest zabezpieczenie łańcucha mRNA przed enzymami, które je rozkładają, a także daje możliwość bycia rozpoznawalnym przez białko eIF4e, inicjujące produkcję białek w cytoplazmie.

   Badacze z Zakładu Biofizyki FUW zajęli się badaniem właśnie czapeczki. Udało im się opracować oraz przebadać wiele ich odmian. Część z tych struktur zostało zgłoszonych do opatentowania. Szczególnie ważne okazały się związki, w których atom tlenu w mostku trifosforanowym podmieniono na atom siarki. „Przeciętna cząsteczka mRNA składa się z 80 tysięcy atomów, my zmieniliśmy tylko jeden. Ta drobna modyfikacja miała fascynujące konsekwencje” – mówi dr Joanna Kowalska (FUW). Badania z kapem opracowanym przez grupę prof. Roberta E. Rhoadsa (LSU) zaowocowały trzykrotnym wydłużeniem czasu życia mRNA w komórce i pięciokrotnie zwiększyły jego wydajność w produkcji białek. Z kolei testy na myszach, wykonane w Mainz przez firmę BioNTech i tamtejszy uniwersytet, wykazały, że układ odpornościowy myszy reagował na wskazane białko trzykrotnie silniej niż po wstrzyknięciu niezmodyfikowanego mRNA. „Są to bardzo ekscytujące rezultaty. Postęp osiągnięty dzięki użyciu sztucznych kapów opracowanych na Uniwersytecie Warszawskim może okazać się kluczem do skutecznej immunoterapii opartej o RNA” ocenia profesor Ugur Sahin, dyrektor generalny BioNTech i wykładowca na Uniwersytecie Medycznym w Mainz.

   Nowy specyfik podawany będzie za pomocą iniekcji do węzłów chłonnych, skąd powędruje komórek dendrytycznych, gdzie limfocyty T, wyspecjalizują się do niszczenia wskazanego przez naukowców białka. Wydział Fizyki UW ma zaopatrzyć w zmodyfikowane zakończenia mRNA cały proces badań klinicznych.

Terapie tego typu będą miały wiele zalet:

- Związek nie musi wnikać bezpośrednio do jądra komórkowego.

- Nie ma ryzyka mutacji, ponieważ nie jest modyfikowany genom, a krótki czas mRNA pozwala lekarzowi wywołać określoną reakcję organizmu tylko wtedy, gdy jest potrzebna.

- Odpowiedź organizmu na obce mRNA jest dużo bardziej specyficzna niż przy wprowadzaniu DNA.

„Nasze metody modyfikowania i wytwarzania kapów świetnie działają w probówkach, co jest istotne dla każdego, kto myśli o przemysłowej produkcji leków”– podkreśla dr Jemielity

   BioNTech (Biopharmaceutical New Technology) AG powstała jako spółka spin off niemieckiego Uniwersytetu Jana Gutenberga w Moguncji. Działa jako spółka holdingowa skupiająca siedem spółek biotechnologicznych. Stałym elementem działalności jest doskonalenie metod diagnostycznych i terapeutycznych w leczeniu nowotworów i innych zagrażających życiu chorób. BioNTech AG ma wyłączny dostęp do wielu markerów molekularnych umożliwiających opracowanie terapii immunologicznej dostosowanej do potrzeb konkretnego pacjenta.

   Ribological GmbH jest spółką podległą holdingu BioNTech działającą w Moguncji. Ribological koncentruje się na badaniach i komercjalizacji innowacyjnych metod immunoterapii przeciwrakowej opartych o własność intelektualną w dziedzinie technologii RNA. W roku 2011 Ribological rozpocznie fazę testów klinicznych terapii czerniaka złośliwego. Kolejne badania mają dotyczyć raka piersi i innych nowotworów

Źródło: www.fuw.edu.pl

Oprac. Angelika Kozłowska