MRNA-läpimurto voi mahdollistaa yksilöllisten syöpähoitojen ja geneettisten vikojen kehittämisen: Puolalainen tutkijaryhmä nimitettiin vuoden 2018 European Inventor Award -palkinnolle.
- Täysin yksilöllisen ja mahdollisimman tehokkaan lääketieteen kehittämisen edellytyksenä on tarjota yksilöllisille potilaille ja heidän erityissairauksilleen räätälöityjä hoitoja myös solutasolla.
Tämä on puolalaisten tutkijoiden tavoite: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz ja heidän tiiminsä.
He ovat kehittäneet kestävän, tehokkaamman ja helpommin tuotettavan mRNA-molekyylin pään - ns korkki, joka kehottaa solua tuottamaan spesifisiä proteiineja.
Tutkijoiden ehdottama tekniikka antaa meille mahdollisuuden ajatella lääketieteellisiä ratkaisuja, jotka korjaavat kehon geneettisen tietojärjestelmän tekemättä suoria muutoksia potilaan DNA: han.
Saavutuksistaan Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz ja joukko tutkijoita Varsovan yliopistosta nimitettiin vuoden 2018 European Inventor Award -finaaliin "Tutkimus" -kategoriassa. Tämän vuoden EPO-palkinnon voittajat julkistetaan Pariisissa 7. kesäkuuta pidettävässä seremoniassa.
"Puolalaisten tutkijoiden ehdottama konsepti voi laajentaa molekyylibiologiaan perustuvan yksilöllisen lääketieteen käyttöä", sanoi EPO: n puheenjohtaja Benoît Battistelli. "Tämä keksintö heijastaa sitä, kuinka eurooppalainen lääketieteellinen tutkimus auttaa luomaan uusia käsitteitä syövän ja muiden tappavien sairauksien hoidosta, joista voi olla hyötyä miljoonille ihmisille."
Henkilökohtainen kokemus, joka edisti henkilökohtaisen lääketieteen kehitystä
Bio-orgaanisessa kemiassa Varsovan yliopistossa työskentelevälle Jacek Jemielitylle kysymys uusien menetelmien kehittämisestä sairauksien, kuten syövän, hoitamiseksi oli erityisen tärkeä.
Kun hänen tiiminsä tutki vakaamman, kemiallisesti modifioidun mRNA: n kehittymistä lääkeaineen kantajana, hänen tyttärensä kehitti leukemian.
"Vietin paljon aikaa sairaalassa, jossa näin monien lasten taistelevan henkensä puolesta", Jemielity kertoo. "Hänen sairautensa oli erittäin tärkeä motivaatio työhöni."
Ja vaikka tutkijan tytär on täysin toipunut, vuosittain diagnosoidaan yli 10 miljoonaa uutta tapausta erilaisista syöpämuodoista.
Syöpä on kaikissa muodoissaan toiseksi suurin kuolinsyy maailmassa. Tavalliset hoidot, kuten leikkaus, sädehoito ja kemoterapia, edistyvät merkittävästi.
Se, että arvioiden mukaan kahdella viidestä ihmisestä voi kehittyä syöpä koko elämänsä ajan, ja siitä aiheutuvat valtavat taloudelliset kustannukset ja vaikutukset potilaiden elämään, ovat kuitenkin tehneet syöpähoidon uusien käsitteiden tutkimuksesta lääketieteellisen painopisteen.
Lupaava hoitosuunta on henkilökohtaisen lääketieteen alue, joka tarjoaa potilaan DNA: han perustuvia hoitomuotoja.
Tavoitteena on ymmärtää taudin geneettinen syy joko paikantamalla sen kehittymiseen johtaneet DNA-alueet tai löytämällä geneettinen mutaatio, joka on vastuussa syövälle tyypillisestä epänormaalista solukasvusta.
Uusi käsite mRNA: n modifikaatiosta
Ihmisen DNA sisältää noin 20000 geeniä, jotka sisältävät ohjeita proteiinien, entsyymien ja muiden kehon muodostavien hiukkasten valmistamiseksi.
DNA: n muuttaminen on kuitenkin niin kallista, vaikeaa ja riskialtista, että tähän mennessä on hyväksytty vain vähän geeniterapioita.
Ne perustuvat enimmäkseen modifioituihin retroviruksiin, jotka voivat liukastua solujen puolustusmekanismien läpi ja tuoda uutta tietoa suoraan solun ytimeen.
Paljon vähemmän invasiivinen lähestymistapa on keskittyä tapaan, jolla DNA: han kirjoitettu tieto siirretään solun ribosomeihin, missä DNA: n koodaamat komennot proteiinin tuotantoa varten suoritetaan.
Molekyylit, joihin viitataan lähettäjän RNA: na (mRNA), ovat vastuussa näiden tietojen lähettämisestä. Se on luonteeltaan lyhytaikainen, joten ihmisen entsyymit ja proteiinit ovat suurelta osin hajottaneet modifioitua ulkoisesti liitettyä mRNA: ta ennen kuin se välitti suunnitellun terapeuttisen vaikutuksen ribosomille.
Neljä vuosikymmentä aikaisemmin aloitetun tutkimuksen pohjalta Jemielity ja hänen tiiminsä ehdottivat erilaista lähestymistapaa, keskittyen jokaisen mRNA-molekyylin lopussa oleviin herkkiin rakenteisiin, joita kutsutaan 5'-korkiksi. ”Korkkirakenne on erittäin tärkeä mRNA-aineenvaihdunnalle, koska ilman sitä mRNA hajoaa hyvin nopeasti eikä pysty suorittamaan tehtäviään. Siksi korkki suojaa mRNA: ta hajoamiselta. '
Tutkijaryhmä muutti yhden tyypillisen mRNA-molekyylin noin 80 000 atomista korvaamalla happiatomin rikkiatomilla. Näin luotiin synteettinen mRNA-korkki.
Patentoitu keksintö - nimeltään Beta-S-ARCA - johti vakaan mRNA: n luomiseen, viisi kertaa tehokkaampi ja kolme kertaa vakaampi solussa kuin luonnossa esiintyvä molekyyli, mikä avasi tien mRNA-pohjaisten terapioiden kehittämiselle.
Laboratoriosta markkinoihin
Eurooppalaisen patenttiprosessin alettua vuonna 2008 tiimi solmi kumppanuuden BioNTechin kanssa Mainzin yliopistosta (Saksa), joka on erikoistunut geeniterapioihin.
Ensimmäiset kliiniset tutkimukset, joissa käytettiin UW-tiimin kehittämiä mRNA-korkkeja, alkoivat kaksi vuotta myöhemmin. Vuonna 2013 BioNTech lisensoi vakaan mRNA-tekniikan tärkeimmille lääkeyrityksille, mukaan lukien ranskalainen Sanofi S.A. ja Genetech Inc.
Heinäkuussa 2017 BioNTech julkaisi lupaavat tulokset henkilökohtaisten mRNA-pohjaisten syöpälääkkeiden ensimmäisistä ihmisistä tehdyistä kokeista, joissa käytettiin Jemielityn ja hänen tiiminsä kehittämiä korkkeja.
Kahdeksalla 13 tutkimukseen osallistuneesta, joilla oli regressiivisiä melanooman uusiutumisia, ei ollut syöpäsoluja tutkimuksen 23 kuukauden aikana.
Sitä vastoin yksi viidestä muusta ihmisestä, joille kehittyi uusi kasvain, osoitti kasvaimen kutistumista.
Tutkimusrokote, joka voidaan sovittaa myös muun tyyppisen syövän hoitoon, perustuu potilaan kasvaimen DNA: n sekvensointiin ja vertaamiseen normaalin kudoksen vastaavaan.
Kun mutaatio on tunnistettu, keinotekoisesti muutettu mRNA injektoidaan potilaan kehoon, jolloin immuunijärjestelmä pystyy havaitsemaan ja tuhoamaan syöpäsolut.
BionTech aikoo testata tätä tekniikkaa yhdessä Tecentriq-nimisen syöpälääkkeen kanssa.
Tutkimusryhmä
Jo Varsovan yliopiston työntekijät olivat jo 1980-luvulla kaukana mRNA-stabilointia tekevistä kollegoistaan, kauan ennen kuin sitä pidettiin rakenteellisena elementtinä, jota voitaisiin mahdollisesti käyttää hengenpelastushoitoissa.
Edward Darżynkiewicz, kokenut tiimin jäsen, valmistui maisteriksi vuonna 1970 ja väitteli orgaanisen kemian tohtoriksi Varsovan yliopistossa vuonna 1976, ja vuodesta 2009 hän työskenteli Varsovan yliopistossa varsinaisena fysiikan professorina.
Hän on Varsovan yliopiston fysiikan laitoksen geeniekspressiolaboratorion ja Varsovan yliopiston uusien teknologioiden keskuksen monialaisen molekyylibiologian ja biofysiikan laboratorion johtaja.
Vuonna 2015 hänelle myönnettiin mitali Leon Marchlewski poikkeuksellisista saavutuksista biokemiassa ja biofysiikassa. Hän on mukana kirjoittamassa 208 tieteellistä julkaisua, kolme eurooppapatenttia ja yhden yhdysvaltalaisen patentin.
Jacek Jemielity on työskennellyt myös Varsovan yliopiston uusien teknologioiden keskuksessa orgaanisen kemian professorina vuodesta 2013 lähtien ja toimii tällä hetkellä siellä olevan orgaanisen kemian laboratorion johtajana.
Hän on kirjoittanut kolme eurooppapatenttia ja lähes 100 tieteellistä julkaisua. Tieteellisistä saavutuksistaan hän sai Varsovan yliopiston rehtorin ja Varsovan yliopiston fysiikan tiedekunnan palkinnon.
Joanna Kowalska on toiminut apulaisprofessorina Varsovan yliopiston fysiikan tiedekunnassa, Biofysiikan laitoksella vuodesta 2011. Tällä hetkellä hän on myös projektipäällikkö.
Joanna on kirjoittanut yli 50 tieteellistä julkaisua ja kolme eurooppapatenttia. Hän sai Varsovan yliopiston rehtorin toisen tutkintopalkinnon, Varsovan yliopiston fysiikan tiedekunnan palkinnon ja prof. Pieńkowski.
Vuonna 2018 Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz ja heidän tiiminsä palkittiin keksinnöistään myös Puolan presidentin talouspalkinnolla Tutkimus ja kehitys -kategoriassa.
