L-mRNA, jew messaġġier RNA, huwa tip ta' molekula li ġġorr informazzjoni ġenetika mid-DNA għall-makkinarju taċ-ċellula li jagħmel il-proteini-. Billi nwasslu mRNA fiċ-ċelloli, nistgħu nagħtuhom struzzjonijiet biex jipproduċu kwalunkwe proteina li rridu, bħal antikorpi, enżimi, ormoni, jew vaċċini. Dan jiftaħ dinja ġdida ta’ possibbiltajiet għat-trattament ta’ diversi mard, minn mard infettiv sal-kanċer.
F'dan l-artikolu, aħna se nintroduċuk għall-baŜi tat-terapija mRNA, inkluż kif taħdem, kif issir, kif titwassal, u kif tiġi applikata. Se naqsmu wkoll xi wħud mill-aħħar avvanzi u sfidi f'dan il-qasam eċċitanti tal-bijoteknoloġija.
Kif taħdem it-terapija tal-mRNA?
It-terapija tal-mRNA taħdem billi tintroduċi molekuli tal-mRNA sintetiċi fiċ-ċelloli, fejn jiġu tradotti fi proteini funzjonali. Skont it-tip u l-iskop tal-proteina, it-terapija tal-mRNA jista 'jkollha effetti differenti. Per eżempju:
Vaċċini mRNA jistgħu jikkawżaw rispons immuni kontra patoġenu speċifiku, bħall-koronavirus ġdid li jikkawża COVID-19. Billi nwasslu mRNA li jikkodifika proteina virali, bħall-proteina spike, nistgħu nistimulaw il-produzzjoni ta 'antikorpi u ċelluli T li jistgħu jirrikonoxxu u jeliminaw il-virus.
L-antikorpi tal-mRNA jistgħu jipprovdu immunità passiva kontra marda, bħall-idrofobija jew l-HIV. Billi nwasslu mRNA li jikkodifika antikorp monoklonali, nistgħu nagħtu protezzjoni immedjata kontra antiġen speċifiku, mingħajr ma niddependu fuq is-sistema immuni tal-ġisem stess.
Is-sostituzzjoni tal-proteina mRNA tista 'terġa' tirrestawra l-funzjoni ta 'proteina nieqsa jew difettuża, bħal fattur VIII fl-emofilja jew distrofina fid-distrofija muskolari. Billi nwasslu mRNA li jikkodifika verżjoni normali tal-proteina, nistgħu nikkoreġu l-kawża sottostanti tal-marda u ntejbu s-sintomi.
L-editjar tal-ġeni tal-mRNA jista' jimmodifika l-ġenoma ta' ċellula, bħall-korrezzjoni ta' mutazzjoni jew id-dħul ta' ġene ġdid. Billi nwasslu mRNA li jikkodifika nucleases programmabbli, bħal CRISPR/Cas9, nistgħu nimmiraw u neditjaw sekwenzi speċifiċi tad-DNA bi preċiżjoni u effiċjenza għolja.
Kif isir l-mRNA?
L-mRNA huwa magħmul minn proċess imsejjaħ traskrizzjoni in vitro (IVT), li juża mudell tad-DNA u enzima RNA polymerase biex jissintetizza molekuli RNA. Il-mudell tad-DNA fih sekwenza promotur u s-sekwenza ta' kodifikazzjoni tal-proteina mixtieqa. L-RNA polymerase jorbot mal-promotur u jittraskrivi d-DNA f'RNA.
Biex jiġi żgurat li l-mRNA sintetiku huwa funzjonali u stabbli fiċ-ċelloli, isiru diversi modifiki matul jew wara IVT. Dawn jinkludu:
Limitu: iżżid nukleotide modifikat mat-tarf 5' tal-mRNA biex jipproteġih mid-degradazzjoni u jtejjeb l-effiċjenza tat-traduzzjoni tiegħu. Hemm tipi differenti ta 'tappijiet, bħal Cap 0, Cap 1, u Cap 2, li huma differenti fil-livelli ta' metilazzjoni tagħhom.
Poliadenilazzjoni: iżżid sensiela ta' nukleotidi ta' adenina mat-tarf 3' ta' l-mRNA biex tiżdied l-istabbiltà u l-half{1}}ħajja tiegħu. It-tul tad-denb poly(A) jista 'jvarja minn 10 sa 250 nukleotide.
Ottimizzazzjoni: aġġustament tal-komponenti strutturali tal-mRNA, bħar-reġjun mhux tradott 5' (UTR), il-UTR 3', u l-qafas tal-qari miftuħ (ORF), biex ittejjeb il-livell ta 'espressjoni u l-attività tagħha. Dan jista' jinvolvi l-ottimizzazzjoni tal-użu tal-kodon, l-introduzzjoni ta' peptidi funzjonali jew sekwenzi tas-sinjali, jew iż-żieda ta' elementi li jamplifikaw lilhom infushom-.
Modifika: tbiddel l-istruttura kimika ta 'xi nukleotidi fl-mRNA biex titnaqqas l-immunoġeniċità tagħha u żżid l-istabbiltà tagħha. Dan jista 'jinvolvi s-sostituzzjoni ta' uridine bi pseudouridine jew N1-methylpseudouridine, jew iż-żieda ta 'gruppi tal-metil f'pożizzjonijiet oħra.
Kif jitwassal l-mRNA?
Il-kunsinna tal-mRNA hija waħda mill-akbar sfidi fit-terapija tal-mRNA, peress li l-molekuli tal-mRNA huma kbar, iċċarġjati b'mod negattiv, u suxxettibbli għal degradazzjoni mill-enzimi fil-fluwidi bijoloġiċi. Għalhekk, diversi tipi ta 'trasportaturi huma żviluppati biex jipproteġu u jittrasportaw mRNA fiċ-ċelloli. Dawn jinkludu:
Nanopartiċelli tal-lipidi (LNPs): partiċelli sferiċi magħmulin minn lipidi li jiffurmaw saff bi madwar il-molekuli tal-mRNA. LNPs jistgħu jingħaqdu mal-membrani taċ-ċelluli u jirrilaxxaw mRNA fiċ-ċitoplasma. LNPs jintużaw ħafna għall-kunsinna tal-mRNA minħabba l-effiċjenza għolja u l-bijokompatibilità tagħhom. Xi eżempji ta 'LNPs huma nanopartiċelli lipidi solidi katjoniċi (SLNs), nanopartiċelli lipidi jonizzabbli (ILNs), u nanopartiċelli lipidi immunostimulatorji (ISLNs).
Nanopartiċelli tal-polimeri (PNPs): partiċelli sferiċi komposti minn polimeri li jiffurmaw struttura tal-qalba-qoxra madwar molekuli tal-mRNA. Il-PNPs jistgħu jidħlu fiċ-ċelloli permezz ta' endoċitożi u jaħarbu mil-liżosomi b'effett ta' sponża tal-protoni jew degradazzjoni enżimatika. Il-PNPs huma versatili u customizable għal applikazzjonijiet differenti. Xi eżempji ta 'PNPs huma polyethylenimine (PEI), poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA), u chitosan.
Nanoemulsjonijiet katjoniċi (CNEs): qtar ta' żejt-f'-emulsjonijiet tal-ilma li fihom lipidi katjoniċi u surfactants. Is-CNEs jistgħu jinteraġixxu mal-membrani taċ-ċelluli u jwasslu mRNA fiċ-ċitoplasma. Is-CNEs huma faċli biex jippreparaw u jiżdiedu, u jistgħu jtejbu l-immunoġeniċità tal-vaċċini mRNA. Xi eżempji ta 'CNEs huma DOTAP/DOPE, DOTAP/kolesterol, u DOTAP/MCT.
Sistemi oħra ta' kunsinna ta' mRNA: xi tipi oħra ta' trasportaturi li ġew esplorati għall-kunsinna ta' mRNA huma mRNA kondensat ta' protamina-, eżosomi, vesicles extraċellulari (EVs), silika mesoporuża u fosfat tal-kalċju (CaP).
X'inhuma l-applikazzjonijiet tat-terapija mRNA?
It-terapija mRNA għandha l-potenzjal li tikkura firxa wiesgħa ta 'mard, minn mard infettiv għal disturbi metaboliċi, minn kanċer għal mard kardjovaskulari, u minn mard ġenetiku għal mediċina riġenerattiva. Uħud mill-applikazzjonijiet attwali u emerġenti tat-terapija mRNA huma:
Vaċċini mRNA: vaċċini mRNA jistgħu jinduċu rispons immuni robust u speċifiku kontra diversi patoġeni, bħal SARS-CoV-2, virus tal-influwenza, HIV, virus sinċizjali respiratorju (RSV), virus tal-herpes simplex (HSV), virus tal-varicella zoster (VZV), ċitomegalovirus uman (HCMV), virus tar-rabja u virus dengue. Il-vaċċini tal-mRNA għandhom diversi vantaġġi fuq il-vaċċini tradizzjonali, bħal żvilupp rapidu, prezz baxx, sigurtà għolja u skalabbiltà faċli.
Antikorpi tal-mRNA: l-antikorpi tal-mRNA jistgħu jipprovdu immunità passiva kontra diversi mard, bħall-idrofobija, l-HIV, l-Ebola, iż-Zika, l-anthrax, u l-COVID-19. L-antikorpi mRNA għandhom diversi vantaġġi fuq antikorpi konvenzjonali, bħal espressjoni fit-tul, immunoġeniċità baxxa, stabbiltà għolja u amministrazzjoni faċli.
Sostituzzjoni tal-proteina mRNA: is-sostituzzjoni tal-proteina mRNA tista 'terġa' tirrestawra l-funzjoni ta 'proteina nieqsa jew difettuża f'diversi mard, bħal emofilja, distrofija muskolari, fibrożi ċistika, fenilketonurja, marda Fabry, marda ta' Gaucher u marda ta 'Parkinson. Is-sostituzzjoni tal-proteina mRNA għandha bosta vantaġġi fuq it-terapija tal-proteini, bħall-evitar tal-immunoġeniċità, it-titjib tal-bijodisponibilità, u t-tnaqqis tad-dożaġġ u l-frekwenza.
Editjar tal-ġeni tal-mRNA: l-editjar tal-ġeni tal-mRNA jista' jimmodifika l-ġenoma ta' ċellula f'diversi mard, bħal anemija taċ-ċelluli sickle, beta-talassemija, marda ta' Huntington, distrofija muskolari ta' Duchenne, u fibrożi ċistika. L-editjar tal-ġeni tal-mRNA għandu diversi vantaġġi fuq it-terapija tal-ġeni bbażata fuq id-DNA-, bħall-evitar tal-integrazzjoni fil-ġenoma ospitanti, it-tnaqqis tal-effetti off-mira, u ż-żieda fl-ispeċifiċità u l-effiċjenza.
Terapija taċ-ċelluli mRNA: it-terapija taċ-ċelluli mRNA tista 'timmanipula l-funzjoni ta' ċellula f'diversi mard, bħall-kanċer, mard awtoimmuni, dijabete, u mard kardjovaskulari. It-terapija taċ-ċelluli mRNA għandha bosta vantaġġi fuq it-terapija taċ-ċelluli konvenzjonali, bħall-evitar ta 'vettori virali, it-titjib tas-sikurezza u l-versatilità, u l-iffaċilitar tal-manifattura u l-kontroll tal-kwalità.
X'inhuma l-isfidi u l-opportunitajiet tat-terapija mRNA?
It-terapija tal-mRNA hija qasam promettenti u emerġenti tal-bijoteknoloġija li wriet potenzjal kbir fit-trattament ta 'diversi mard. Madankollu, għad hemm xi sfidi u limitazzjonijiet li jeħtieġ li jingħelbu qabel ma jkunu jistgħu jiġu applikati b'mod wiesa 'fil-prattika klinika. Dawn jinkludu:
-Titjib tal-istabbiltà u l-effiċjenza tal-konsenja tal-molekuli tal-mRNA in vivo
-Tnaqqis tal-immunoġeniċità u t-tossiċità tal-molekuli u t-trasportaturi tal-mRNA
-Ottimizzazzjoni tal-livell ta' espressjoni u t-tul ta' mRNA-proteini kodifikati
-L-iżvilupp ta' protokolli standardizzati u miżuri ta' kontroll tal-kwalità għall-produzzjoni tal-mRNA
-Evalwazzjoni tas--sigurtà u l-effikaċja fit-tul tat-terapija tal-mRNA fil-bnedmin
-Minkejja dawn l-isfidi, hemm ukoll ħafna opportunitajiet u vantaġġi li jagħmlu t-terapija tal-mRNA għażla attraenti għall-mediċina futura. Dawn jinkludu:
-L-isfruttament tal-flessibilità u d-diversità tad-disinn u s-sintesi tal-mRNA
-L-ingranaġġ tal-immunoġeniċità u l-adjuvantiċità inerenti tal-molekuli tal-mRNA
-L-użu tal-espressjoni temporanja u r-riversibbiltà tal-proteini kodifikati tal-mRNA-
-L-esplorazzjoni tal-effetti sinerġistiċi tal-kombinazzjoni tat-terapija tal-mRNA ma' modalitajiet oħra
-L-aċċellerazzjoni tal-proċess tal-iżvilupp u l-approvazzjoni tal-prodotti tal-mRNA
Prisys Biotechnology, kumpanija li tispeċjalizza firiċerka mhux-primati umani (NHP).u servizzi għall-iżvilupp ta' mediċini prekliniċi. Terapija mRNA, tip ta 'molekula li tista' tagħti struzzjonijiet liċ-ċelloli biex jipproduċu kwalunkwe proteina li rridu, bħal antikorpi, enzimi, ormoni, jew vaċċini. Cynomolgus macaques, speċi ta 'NHP li jaqsmu ħafna xebh mal-bnedmin f'termini ta' anatomija, fiżjoloġija, immunoloġija u ġenetika. Prisys Biotechnology fir-riċerka u l-iżvilupp tad-droga mRNA u mudelli NHP kif ġej:
Prisys Biotechnology għandha pjattaforma integrata ta 'riżorsi NHP, mudelli ta' mard, u sptarijiet kliniċi biex tipprovdi soluzzjonijiet għal diversi oqsma ta 'mard, bħal immunoloġija, infjammazzjoni, mard kardjovaskulari, ematoloġija, fwied, kliewi, pulmun u onkoloġija.
Prisys Biotechnology toffri għażliet ta' żvilupp kooperattiv għal kollaborazzjonijiet ta' R&D u teknoloġiji innovattivi bħal sistema ta' kwantifikazzjoni tal-imġiba 3D bbażata fuq it-tagħlim fil-fond-f'NHP.
Prisys Biotechnology tuża cynomolgus macaques bħala l-mudell tal-annimali għat-terapija tal-mRNA, li huma aktar affidabbli u rilevanti minn mudelli oħra tal-annimali, bħal ġrieden jew firien.
Prisys Biotechnology tista' tittestja l-potenzjal u l-fattibilità tat-terapija tal-mRNA għal diversi mard billi tkejjel ir-reżistenza elettrika, il-proprjetajiet manjetiċi, il-farmakokinetika, it-tossiċità, l-immunoġeniċità u l-effikaċja tal-molekuli u t-trasportaturi tal-mRNA fl-NHPs.
