Прорив мРНК може дозволити розробку персоналізованих методів лікування раку та генетичних дефектів: польська група вчених, призначена на премію Європейських винахідників 2018 року.
- Умовою розвитку повністю персоналізованої медицини з максимальною ефективністю є пропонування терапії, пристосованої до окремих пацієнтів та їх конкретних захворювань, також на клітинному рівні.
Це мета польських вчених: Яцека Джеміліті, Йоанни Ковальської, Едварда Даржинкевича та їхньої команди.
Вони розробили міцний, більш ефективний і легкий у виробництві кінець молекули мРНК - так званий шапка, яка вказує клітині виробляти специфічні білки.
Техніка, запропонована вченими, дозволяє нам думати про медичні рішення, які коригують генетичну інформаційну систему організму, не вносячи прямих змін в ДНК пацієнта.
За свої досягнення Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz та команда вчених з Варшавського університету були номіновані на фінал премії «Європейський винахідник» у 2018 році в категорії «Дослідження». Переможці цьогорічної премії EPO будуть оголошені на церемонії, яка відбудеться 7 червня у Парижі.
"Концепція, запропонована польськими вченими, може розширити використання персоналізованої медицини на основі молекулярної біології", - сказав Бенуа Баттістеллі, президент ЄПВ. "Цей винахід відображає, як європейські медичні дослідження допомагають створити нові концепції лікування раку та інших смертельних захворювань, які потенційно можуть принести користь мільйонам людей".
Особистий досвід, який сприяв розвитку персоналізованої медицини
Для Яцека Джеміліті, який працює у галузі біоорганічної хімії у Варшавському університеті, питання розробки нових методів лікування таких захворювань, як рак, мало особливе значення.
Поки його команда досліджувала розробку більш стабільної, хімічно модифікованої мРНК як носія препарату, у його дочки розвинувся лейкоз.
"Я провела багато часу в лікарні, де бачила, як багато дітей борються за своє життя", - говорить Джемієліті. "Її хвороба стала надзвичайно важливою мотивацією для моєї роботи".
І хоча дочка вченого повністю одужала, щороку діагностується понад 10 мільйонів нових випадків різних форм раку.
Рак у всіх його формах є другою причиною смертності у світі. Стандартні методи лікування, такі як хірургічне втручання, променева терапія та хіміотерапія, роблять значний прогрес.
Однак той факт, що, за підрахунками, двоє з п’яти людей можуть хворіти на рак протягом усього життя, а наслідком цього є величезні фінансові витрати та вплив на життя пацієнтів, зробив дослідження нових концепцій лікування раку пріоритетом у медицині.
Перспективним напрямком лікування є область персоналізованої медицини, що пропонує терапію на основі ДНК пацієнта.
Мета полягає в тому, щоб зрозуміти генетичну причину захворювання або шляхом визначення ділянок ДНК, що призвели до його розвитку, або шляхом пошуку генетичної мутації, відповідальної за аномальний ріст клітин, типовий для раку.
Нова концепція модифікації мРНК
ДНК людини містить близько 20 000 генів, що містять інструкції щодо виготовлення білків, ферментів та інших частинок, що складають організм.
Однак внесення змін до ДНК є настільки дорогим, складним і ризикованим, що на сьогодні затверджено мало генних методів лікування.
Вони в основному засновані на модифікованих ретровірусах, які можуть проскакувати механізми захисту клітин і вводити нову інформацію безпосередньо в клітинне ядро.
Набагато менш інвазивний підхід полягає в тому, щоб зосередитись на тому, як інформація, записана в ДНК, передається до клітинних рибосом, де виконуються команди для виробництва білка, закодовані в ДНК.
За передачу цієї інформації відповідають молекули, які називаються інформаційними РНК (мРНК). У природі вона недовговічна, тому людські ферменти та білки, як правило, розкладають будь-яку модифіковану зовнішньо вставлену мРНК, перш ніж вона повідомляє передбачуваний терапевтичний ефект рибосомі.
Спираючись на дослідження, розпочаті чотирма десятиліттями раніше, Джеміліті та його команда запропонували інший підхід, зосередившись на делікатних структурах в кінці кожної молекули мРНК, відомій як 5 'шапка. «Структура ковпачка дуже важлива для метаболізму мРНК, оскільки без неї мРНК дуже швидко руйнується і не може виконувати свої функції. Тому ковпачок захищає мРНК від деградації '.
Дослідницька група змінила один із приблизно 80 000 атомів типової молекули мРНК, замінивши атом кисню атомом сірки. Таким чином була створена синтетична кришка мРНК.
Запатентований винахід - під назвою Beta-S-ARCA - призвів до створення стабільної мРНК, яка в п’ять разів ефективніша і втричі стабільніша в клітині, ніж природна молекула, відкриваючи шлях для розвитку терапії на основі мРНК.
Від лабораторії до ринку
Після початку європейського патентного процесу в 2008 році команда створила партнерство з BioNTech з Університету Майнца (Німеччина), який спеціалізується на генній терапії.
Перші клінічні випробування з використанням кришок мРНК, розроблених командою UW, розпочались через два роки. У 2013 році BioNTech ліцензував технологію стабільної мРНК найважливішим фармацевтичним компаніям, включаючи французьку Sanofi S.A. та Genetech Inc.
У липні 2017 року BioNTech опублікував багатообіцяючі результати перших випробувань на людях персоніфікованої протиракової вакцини на основі мРНК з використанням ковпачків, розроблених Jemielity та його командою.
У восьми з 13 учасників дослідження, які мали регресивні рецидиви меланоми, не було ракових клітин протягом 23 місяців дослідження.
На відміну від цього, у одного з п'яти інших людей, у яких розвинулися нові пухлини, виявлено зменшення пухлини.
Досліджувана вакцина, яка також може бути адаптована для лікування інших видів раку, заснована на послідовності ДНК пухлини пацієнта та порівнянні її з нормальною тканиною.
Після виявлення мутації в організм пацієнта вводять штучно змінену мРНК, що дозволяє імунній системі виявляти та знищувати ракові клітини.
BionTech планує випробувати цю технологію спільно з протираковим препаратом під назвою Tecentriq.
Дослідницька група
Вже у 1980-х роках співробітники Варшавського університету значно випередили своїх колег, які займалися стабілізацією мРНК, задовго до того, як її вважали структурним елементом, який потенційно міг би бути використаний у рятувальних терапіях.
Едвард Даржинкевич, досвідчений член команди, здобув ступінь магістра в 1970 році і захистив докторську дисертацію з органічної хімії у Варшавському університеті в 1976 році, а з 2009 року працював у Варшавському університеті на посаді професора фізики.
Він є керівником лабораторії експресії генів у Відділі фізики Варшавського університету та Міждисциплінарної лабораторії молекулярної біології та біофізики Центру нових технологій Варшавського університету.
У 2015 році він був нагороджений медаллю ім Леону Марчлевському за надзвичайні досягнення в біохімії та біофізиці. Він є співавтором 208 наукових публікацій, трьох європейських патентів та одного патенту США.
Яцек Джеміліті також працює в Центрі нових технологій Варшавського університету професором органічної хімії з 2013 року і в даний час працює там керівником лабораторії органічної хімії.
Він є автором трьох європейських патентів та майже 100 наукових публікацій. За свої наукові досягнення він отримав нагороду ректора Варшавського університету та премію фізичного факультету Варшавського університету.
Йоанна Ковальська з 2011 року є доцентом фізичного факультету кафедри біофізики Варшавського університету. В даний час він також є менеджером проектів.
Пані Джоанна є автором понад 50 наукових праць та трьох європейських патентів. Вона отримала нагороду ректора Варшавського університету ІІ ступеня, Премію фізичного факультету Варшавського університету та нагороду проф. Пєньковський.
У 2018 році Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz та їх команда також були відзначені за свої винаходи Економічною премією Президента Польщі у номінації "Дослідження та розробка".
