MRNS sasniegums varētu ļaut izstrādāt personalizētu vēža un ģenētisko defektu ārstēšanu: Polijas zinātnieku komanda tika nominēta 2018. gada Eiropas izgudrotāja balvai.
- Pilnīgi personalizētu zāļu ar maksimālu efektivitāti priekšnoteikums ir individuāli pacientiem un viņu specifiskām slimībām pielāgotu terapiju piedāvāšana arī šūnu līmenī.
Tas ir poļu zinātnieku mērķis: Jaceks Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz un viņu komanda.
Viņi ir izstrādājuši izturīgu, efektīvāku un viegli ražojamu mRNS molekulas galu - tā saukto vāciņš, kas liek šūnai ražot specifiskas olbaltumvielas.
Zinātnieku piedāvātā tehnika ļauj domāt par medicīniskiem risinājumiem, kas koriģē ķermeņa ģenētisko informācijas sistēmu, neveicot tiešas izmaiņas pacienta DNS.
Par sasniegumiem Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz un Varšavas Universitātes zinātnieku komanda tika nominēta 2018. gada Eiropas izgudrotāju balvas finālam kategorijā "Pētniecība". Šī gada EPO balvas ieguvēji tiks paziņoti ceremonijā, kas notiks 7. jūnijā Parīzē.
"Polijas zinātnieku ierosinātā koncepcija var paplašināt personalizētas medicīnas izmantošanu, pamatojoties uz molekulāro bioloģiju," teica EPO prezidents Benoît Battistelli. "Šis izgudrojums atspoguļo to, kā Eiropas medicīnas pētījumi palīdz radīt jaunas koncepcijas vēža un citu nāvējošu slimību ārstēšanai, kas potenciāli varētu nākt par labu miljoniem cilvēku."
Personīgā pieredze, kas veicināja personalizētās medicīnas attīstību
Jacek Jemielity, kurš strādā bioorganiskajā ķīmijā Varšavas universitātē, jautājums par jaunu metožu izstrādi tādu slimību kā vēzis ārstēšanai bija īpaši svarīgs.
Kamēr viņa komanda pētīja stabilākas, ķīmiski modificētas mRNS attīstību kā zāļu nesēju, viņa meitai attīstījās leikēmija.
"Es pavadīju daudz laika slimnīcā, kur redzēju daudz bērnu, kas cīnās par savu dzīvību," stāsta Džemielitija. "Viņas slimība bija ārkārtīgi svarīga motivācija manam darbam."
Un, lai arī zinātnieka meita ir pilnībā atveseļojusies, katru gadu tiek diagnosticēti vairāk nekā 10 miljoni jaunu dažādu vēža formu gadījumu.
Vēzis visos veidos ir otrais galvenais nāves cēlonis pasaulē. Standarta ārstēšana, piemēram, ķirurģija, staru terapija un ķīmijterapija, gūst ievērojamu progresu.
Tomēr fakts, ka saskaņā ar aplēsēm divi no pieciem cilvēkiem var attīstīt vēzi visa mūža garumā, un no tā izrietošās milzīgās finansiālās izmaksas un ietekme uz pacientu dzīvi ir padarījusi pētījumus par jauniem vēža ārstēšanas jēdzieniem par medicīnas prioritāti.
Perspektīvs ārstēšanas virziens ir personalizētās medicīnas joma, piedāvājot terapijas, pamatojoties uz pacienta DNS.
Mērķis ir izprast slimības ģenētisko cēloni, vai nu nosakot DNS laukumus, kas noveda pie tās attīstības, vai arī atrodot ģenētisko mutāciju, kas ir atbildīga par vēža raksturīgo patoloģisko šūnu augšanu.
Jauna mRNS modifikācijas koncepcija
Cilvēka DNS satur aptuveni 20 000 gēnu, kas satur instrukcijas olbaltumvielu, enzīmu un citu ķermeņa daļiņu veidošanai.
Tomēr DNS izmaiņas ir tik dārgas, sarežģītas un riskantas, ka līdz šim ir apstiprinātas maz gēnu terapijas.
Tie galvenokārt balstās uz modificētiem retrovīrusiem, kas var izlaist cauri šūnu aizsardzības mehānismiem un ievadīt jaunu informāciju tieši šūnu kodolā.
Daudz mazāk invazīva pieeja ir koncentrēties uz veidu, kā DNS ierakstītā informācija tiek pārsūtīta uz šūnas ribosomām, kur tiek izpildītas DNS kodētās komandas olbaltumvielu ražošanai.
Molekulas, kas dēvētas par kurjera RNS (mRNS), ir atbildīgas par šīs informācijas pārsūtīšanu. Tas pēc būtības ir īslaicīgs, tāpēc cilvēka fermenti un olbaltumvielas parasti ir noārdījušas jebkuru modificētu ārēji ievietotu mRNS, pirms tā paziņoja par ribosomu paredzēto terapeitisko efektu.
Balstoties uz pētījumiem, kas sākās četrus gadu desmitus agrāk, Jemielity un viņa komanda piedāvāja atšķirīgu pieeju, koncentrējoties uz katras mRNS molekulas beigās esošajām smalkajām struktūrām, kas pazīstamas kā 5 'vāciņš. “Vāciņu struktūra ir ļoti svarīga mRNS metabolismam, jo bez tās mRNS ļoti ātri sadalās un nespēj pildīt savas funkcijas. Tāpēc vāciņš aizsargā mRNS no degradācijas. ”
Pētnieku komanda mainīja vienu no apmēram 80 000 tipiskas mRNS molekulas atomu, skābekļa atomu aizstājot ar sēra atomu. Tādējādi tika izveidots sintētisks mRNS vāciņš.
Patentētais izgudrojums - saukts par Beta-S-ARCA - noveda pie stabilas mRNS izveidošanas, piecas reizes efektīvākas un trīs reizes stabilākas šūnā nekā dabiski sastopama molekula, paverot ceļu uz mRNS balstītu terapiju attīstībai.
No laboratorijas līdz tirgum
Pēc Eiropas patentu procesa sākuma 2008. gadā komanda izveidoja partnerību ar BioNTech no Maincas universitātes (Vācija), kas specializējas gēnu terapijā.
Sākotnējie klīniskie pētījumi, izmantojot UW komandas izstrādātos mRNS vāciņus, sākās divus gadus vēlāk. 2013. gadā BioNTech licencēja stabilu mRNS tehnoloģiju nozīmīgākajiem farmācijas uzņēmumiem, tostarp franču Sanofi S.A. un Genetech Inc.
BioNTech 2017. gada jūlijā publicēja daudzsološus pirmos izmēģinājumus ar personalizētu mRNS balstītu pretvēža vakcīnu ar cilvēkiem, izmantojot Jemielity un viņa komandas izstrādātos vāciņus.
Astoņiem no 13 pētījuma dalībniekiem, kuriem bija regresīvi melanomas recidīvi, pētījuma 23 mēnešos nebija vēža šūnu.
Turpretī viens no pārējiem pieciem cilvēkiem, kuriem attīstījās jauni audzēji, patiešām parādīja audzēja saraušanos.
Pētījuma vakcīna, kas var būt pielāgota arī citu vēža veidu ārstēšanai, ir balstīta uz pacienta audzēja DNS sekvencēšanu un salīdzināšanu ar normālu audu vakcīnu.
Kad mutācija ir identificēta, pacienta ķermenī tiek ievadīta mākslīgi izmainīta mRNS, kas ļauj imūnsistēmai atklāt un iznīcināt vēža šūnas.
BionTech plāno pārbaudīt šo tehnoloģiju kopā ar pretvēža zālēm Tecentriq.
Pētnieku grupa
Jau astoņdesmitajos gados Varšavas universitātes darbinieki bija krietni priekšā saviem kolēģiem, kas nodarbojas ar mRNS stabilizāciju, ilgi pirms tas tika uzskatīts par strukturālu elementu, kuru potenciāli varētu izmantot dzīvības glābšanas terapijās.
Edvards Dardžinkevičs, pieredzējis komandas loceklis, maģistra grādu ieguva 1970. gadā un 1976. gadā Varšavas universitātē aizstāvēja organiskās ķīmijas promocijas darbu, un no 2009. gada viņš strādāja Varšavas universitātē par pilntiesīgu fizikas profesoru.
Viņš ir Varšavas Universitātes Fizikas katedras Gēnu ekspresijas laboratorijas un Varšavas Universitātes Jauno tehnoloģiju centra Starpdisciplinārās molekulārās bioloģijas un biofizikas laboratorijas vadītājs.
2015. gadā viņš tika apbalvots ar medaļu Leon Marchlewski par ārkārtas sasniegumiem bioķīmijā un biofizikā. Viņš ir 208 zinātnisko publikāciju, trīs Eiropas patentu un viena ASV patenta līdzautors.
Jacek Jemielity kopš 2013. gada strādā arī Varšavas Universitātes Jauno tehnoloģiju centrā kā organiskās ķīmijas profesors un šobrīd tur strādā kā Organiskās ķīmijas laboratorijas vadītājs.
Viņš ir trīs Eiropas patentu un gandrīz 100 zinātnisko publikāciju autors. Par zinātniskajiem sasniegumiem viņš saņēma Varšavas universitātes rektora balvu un Varšavas universitātes Fizikas fakultātes balvu.
Džoanna Kovalska kopš 2011. gada ir Varšavas Universitātes Biofizikas katedras Fizikas fakultātes docente. Pašlaik viņš ir arī projektu vadītājs.
Džoanna ir vairāk nekā 50 zinātnisko rakstu un trīs Eiropas patentu autore. Viņa saņēma Varšavas Universitātes Rektora otrās pakāpes balvu, Varšavas Universitātes Fizikas fakultātes balvu un Prof. Pieńkowski.
2018. gadā Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz un viņu komanda par izgudrojumiem tika godināti arī ar Polijas prezidenta ekonomisko balvu kategorijā "Pētniecība un attīstība".
