►mRNS{0}}alapú terápia-jövő és kihívások
Kétségtelen, hogy az mRNS technológia folyamatos fejlődése a jövőben lehetővé teszi, hogy széles körben alkalmazzák még több területen, különösen a rák immunterápiájában és a fertőző betegségek elleni vakcinákban. Például az mRNS{1}}alapú pluripotens őssejt-indukciót, az mRNS-nukleáz-tervezést és a fehérjeszállítási technológiákat elkezdték alkalmazni a gyógyszerfejlesztésben. Az elkövetkező néhány évben az mRNS technológiából származó, feltörekvő terápiák gyors fejlődést fognak elérni, mint például (1) az allergia tolerancia terápia, amely szerkesztett plazmid DNS-t és mRNS-t használ a T helper és Treg sejtek által okozott allergiás reakciók szabályozására; (2) rák immunterápia: az autonóm immunrendszer fokozása vagy megváltoztatása, a rákos sejtek jobb felfedezése és megtámadása, vagy a mikroRNS és mRNS használata az immunrendszerrel kapcsolatos gének szabályozására, ezáltal aktiválva a rákos sejtek elleni küzdelemhez szükséges immunválaszokat; (3) genomtechnológiai terápia vagy génterápia, ideértve a normál gének átültetését vagy a nukleinsav genomszekvenciák hatékony és pontos szerkesztését a hiányzó vagy hibás gének pótlása érdekében, ezáltal korrigálva a genetikai betegségeket vagy elősegítve az inaktív jótékony mechanizmusokat vagy útvonalakat, lehetőséget adva ezeknek a genetikai betegségek kezelésére; (4) fehérjepótló terápia: az mRNS gyógyszereket a génterápia hatékony alternatívájának tekintik, különösen a fehérjehelyettesítőket, mivel elkerülik a genomintegráció kockázatát, és erőteljes átmeneti expressziót biztosítanak.
Érdemes megemlíteni, hogy a közelmúltban megjelenő génszerkesztő rendszert alkalmazzák a -CRISPR/Cas genomszerkesztést. A CRISPR/Cas génszerkesztést széles körben használják a rendszerfejlesztés és evolúció kutatásában. Az utóbbi években azonban a tudósok prokariótákból származó Cas-fehérjéket használtak fertőző betegségek kezelésére a CRISPR öröklődő és adaptív immunjellemzői alapján, eredeti prokarióta expressziójában. Ezek a fehérjék károsak, de amikor bejutnak az emberi szervezetbe, immunválaszt váltanak ki, és specifikus antitesteket termelnek [4]. Ezenkívül a CRISPR/Cas technológiát a tumorsejt-molekuláris biológiai kutatásokba is beépítik, és a genom gyors és pontos szerkesztésére, génmutációk létrehozására{6}}daganatos gének tanulmányozására, illetve a tumorkezelési kutatások során a gének kiiktatására használják.
Ezenkívül az mRNS{0}}alapú kombinációs terápia fokozatosan a rosszindulatú daganatok kezelési módszerévé vált. Ahogy korábban említettük, a hagyományos vakcinák nem tűnnek ideálisnak a vírusfertőzések ismételt gyors mutációinak megelőzésére. Az mRNS-vakcinák használata megelőző vagy terápiás vakcinák kifejlesztésére a leghatékonyabb módja az új korona-COVID{6}}19-járvány megfékezésének. Az mRNS-technológiával kifejlesztett vakcinák a gyártás során nyújtott előnyeiket, valamint a klinikai vizsgálatok során mutatott biztonságukat, valamint megelőző vagy terápiás hatásukat tükrözik. A következő tíz évben az ön-amplifikáló vagy replikon RNS vakcinákat és a nem replikálódó mRNS vakcinákat szélesebb körben használják majd.
A fertőző betegségek elleni mRNS-vakcinák aktív feltárása mellett az mRNS alkalmazása a daganatok feltörekvő terápiáiban is mérföldkőnek számít a következő tíz évben. Érdemes hangsúlyozni, hogy az in vitro transzkripciós mRNS terápia fejlesztése még korai szakaszában van. Még mindig kihívást jelent, hogyan lehet nagy mennyiségű szintetikus mRNS-t előállítani, amely klinikai kezelésre használható. Az extracelluláris reakciókkal kapcsolatos problémákat is meg kell oldani. A hatékony szállítási módszereket folyamatosan fejleszteni kell. A vakcina védve van a különféle enzimzavaroktól, vagy elkerüli a gyógyszer lebomlását, amikor átjut a sejtgáton.
Leküzdeni ezeket a kihívásokat, ideértve az in vitro mRNS-technológiát a betegek autológ T- és dendritikus sejtjeinek újra-szerkesztésére és átültetésére, miközben folyamatosan fejlesztjük az mRNS-vakcinák bejuttatási módszereit. Jelenleg a biogyógyszer- és technológiai iparágak erőforrásokat fektetnek be a következő problémák megoldására:
Stabilitással{0}} kapcsolatos problémák
Ahogy korábban említettük, az mRNS-molekulák átlagosan 1000-6000 bázispárból és nagy molekulatömegűek (4-5 × 105 Dalton), mivel az mRNS-t enzimek segítségével szintetizálják. A kisebb sRNS-ekhez képest az mRNS-ek viszonylag nagyok, így eredendően instabilak és nehezen gyárthatók. Az oligonukleotidok, például a zárolt nukleinsav (LNA) és a feloldott nukleinsav (UNA) kémiájának módosítására használt módszerek korlátozottak az mRNS-alapú termékeken. Ezért sürgősen szükség van egy olyan technológiára, amely képes ezeket a gyógyszermolekulákat az emberi szervezetbe juttatni, miközben megőrzi a gyógyszermolekulák stabilitását és elősegíti a sejtek felvételét.
Hatékony szállítási módok
Bár jelenleg több szállítási mód is elérhető
1. Lipid-alapú bejuttatás: lipidek vagy származékaik/hasonló vegyületek alkalmazása részecskék (LNP) képzésére, amelyek felhasználhatók mRNS terápiás szerek és vakcinák in vivo bejuttatására. Az LNP-k nanoméretű részecskék, amelyek szintetikus vagy fiziológiás lipidanyagokból állnak. Az előny az, hogy az LNP-be kapszulázott RNS kevésbé valószínű, hogy enzimatikusan lebomlik, és a kapszulázási hatékonyság viszonylag magas és könnyen előállítható. Ezenkívül a sejtek hatékonyan juttatják be az mRNS-molekulákat a citoplazmatikus szolba az LNP fagocitizálásával;
2. Peptid-alapú bejuttatás: különféle peptidek, különösen azok, amelyek kationos aminosavakat (például lizin és arginin) tartalmaznak, szállító hordozóként működhetnek, és elektrosztatikus kölcsönhatások révén jobb komplexeket képezhetnek a hordozók és az mRNS között. A komplexek képződése csökkenti az enzimatikus lebontás lehetőségét;
3. Polimer-alapú szállítás: A polimer anyagok (például poliaminok, dendrimerek és kopolimerek) hatékonyan használhatók mRNS jelöltek bejuttatására. Ennek a hordozónak az az előnye is, hogy megakadályozza az enzim lebomlását és támogatja az intracelluláris bejutást. A probléma az, hogy általában nem túl stabilak. Ezért a polimer anyagok szerkezetét módosítani kell a jelölt gyógyszerek stabilitásának és biztonságosságának javítása érdekében. Például lipidláncok, hiperelágazó csoportok és biológiailag lebontható alegységek hozzáadása, ami növeli a folyamat áramlását;
4. Vírusszerű replikon részecskék (VRP): Kapszulázza be a kis aktiváló RNS-t (saRNS) és a vírusreplikon részecskéket, és szállítsa a kódoló anyagot a citoplazmába. A sejtbe jutva a saRNS önmagától{3}}replikálódik és kifejezi a meghatározott antigént. A VRP szállítás előnye a nagy hatékonyság. Két nagy kihívással kell azonban szembenéznie. Először is speciális gyártási folyamatra van szükség a VRP-k nagyszabású-gyártásához. Másodszor, az emberi szervezet antitesteket termelhet a vírusvektor ellen;
5. Kationos nanoemulzió: Az RNS szállítására nanoemulziókból álló kationos lipideket is használnak. Ezek a vegyületek hidrofób és hidrofil tulajdonságaikat használják fel a gyógyszerek vagy vakcinák lipidjellemzőinek stabilizálására, mivel a molekulák felületén kialakuló kémiai kölcsönhatások megvédhetik az mRNS-t az enzimlebomlástól, ezáltal biztosítva a molekulák stabil szállítását. Nanoemulziók pedig előállíthatók néhány egyszerű technikával, például erőteljes keveréssel, ultrahanggal vagy mikrofluidikával;
6. A jövőben a következő generációs LNP komplex belső szerkezetének megerősítésére, fizikai stabilitásának további növelésére van szükség, mint például szilárd lipid nanorészecskék, nanostrukturált lipidhordozók és kationos lipid nukleinsav komplexek. Kémiai eszközökkel tovább javítható a szervezetben a gyógyszerbejuttatás és -felszabadulás helyének és idejének szabályozásának képessége, ami hatékonyabb és/vagy biztonságosabb kezelést tesz lehetővé különböző betegségek esetén.
Biztonsági problémák
Az interferonválaszt esetlegesen kiváltó mRNS-vakcinák kérdése tisztázatlannak tűnik, mi lehet a gyulladással és autoimmunitással kapcsolatos mellékhatások kiváltó oka? Egy másik lehetséges biztonsági probléma az extracelluláris reakciókból származhat.
Jelenleg az európai és az amerikai gyógyszerhatóság nem adott ki konkrét szabályozást az mRNS-gyógyszerekre vonatkozóan
A genetikai immunogének vagy vakcinák széles kategóriájába tartozó mRNS-terápián alapulhat, ezért az mRNS-gyógyszer-kutatást és -fejlesztést az Európai Gyógyszerügynökség (EMA) fejlett terápiás gyógyszerkészítmények (ATMP) vagy génterápiás gyógyszerek (GTMP) kategóriába sorolja. Mivel azonban az mRNS-termékek továbbra is megjelennek az orvostudományban, nagyon szükséges specifikusabb szabályozási szabályozás kialakítása, hogy kutatásuk és fejlesztésük gördülékenyebb legyen, legalábbis az ilyen típusú gyógyszerkutatással és -fejlesztéssel kapcsolatos klinikai vizsgálatok biztonsága és hatékonysága tekintetében egyértelmű szabályozásra van szükség, vagy az mRNS egyedi funkciója szerint módosítani kell a DNS-vakcinák által megfogalmazott specifikációkat a kutatási és új mRNS-vakcinákon alapuló gyógyszerek vagy új mRNS-vakcinák számára?
Megerősíthető, hogy az RNS-terápia jelentős előrehaladást ért el a különböző területeken, és számos terápia a klinikai (elő)fejlődés különböző szakaszaiban van. A molekuláris biológia fejlődésével, valamint a nagy mennyiségű emberi és anyagi erőforrás befektetésével az mRNS-terápia valósággá vált. Ha több befektetést hajtanak végre ezen a területen, az mRNS-terápia új magasságokba kerül, és a rák, fertőzések és genetikai betegségek nagyon várt új kezelésévé válik.
