►mRNA-βασισμένη στη θεραπεία-μέλλον και προκλήσεις
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η συνεχής πρόοδος της τεχνολογίας mRNA στο μέλλον θα της επιτρέψει να χρησιμοποιηθεί ευρέως σε περισσότερους τομείς, ιδιαίτερα στα εμβόλια ανοσοθεραπείας κατά του καρκίνου και μολυσματικών ασθενειών. Για παράδειγμα, η επαγωγή πολυδύναμων βλαστοκυττάρων με βάση το mRNA-, ο σχεδιασμός με τη βοήθεια νουκλεάσης mRNA- και οι τεχνολογίες παροχής πρωτεϊνών έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη φαρμάκων. Τα επόμενα χρόνια, οι αναδυόμενες θεραπείες που προέρχονται από την τεχνολογία mRNA θα επιτύχουν ταχεία ανάπτυξη, όπως (1) θεραπεία ανοχής στην αλλεργία, η οποία χρησιμοποιεί επεξεργασμένο πλασμιδικό DNA και mRNA για τη ρύθμιση των αλλεργικών αντιδράσεων που προκαλούνται από κύτταρα T helper και Treg. (2) ανοσοθεραπεία καρκίνου: ενίσχυση ή αλλαγή του αυτόνομου ανοσοποιητικού συστήματος, καλύτερη ανακάλυψη και επίθεση στα καρκινικά κύτταρα ή χρήση microRNA και mRNA για τη ρύθμιση των γονιδίων που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό, ενεργοποιώντας έτσι τις ανοσολογικές αποκρίσεις για την καταπολέμηση των καρκινικών κυττάρων. (3) θεραπεία μηχανικής γονιδιώματος ή γονιδιακή θεραπεία, συμπεριλαμβανομένης της μεταμόσχευσης φυσιολογικών γονιδίων ή της επεξεργασίας αλληλουχιών γονιδιώματος νουκλεϊκού οξέος αποτελεσματικά και με ακρίβεια για την αντικατάσταση γονιδίων που λείπουν ή ελαττωματικά, διορθώνοντας έτσι γενετικές ασθένειες ή προωθώντας ανενεργούς ωφέλιμους μηχανισμούς ή μονοπάτια, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να θεραπεύουν γενετικές ασθένειες. (4) Θεραπεία υποκατάστασης πρωτεϊνών: τα φάρμακα mRNA θεωρείται ότι παρέχουν μια αποτελεσματική εναλλακτική λύση στη γονιδιακή θεραπεία, ειδικά τα υποκατάστατα πρωτεΐνης, επειδή αποφεύγουν τον κίνδυνο ολοκλήρωσης του γονιδιώματος και παρέχουν ισχυρή παροδική έκφραση.
Αξίζει να αναφέρουμε ότι εφαρμόζεται το πρόσφατα αναδυόμενο σύστημα επεξεργασίας γονιδίων-Επεξεργασία γονιδιώματος CRISPR/Cas. Η επεξεργασία γονιδίων CRISPR/Cas χρησιμοποιείται ευρέως στην έρευνα ανάπτυξης και εξέλιξης συστημάτων. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν πρωτεΐνες Cas από προκαρυώτες για τη θεραπεία μολυσματικών ασθενειών με βάση τα κληρονομικά και προσαρμοστικά ανοσοποιητικά χαρακτηριστικά του CRISPR στην αρχική του προκαρυωτική έκφραση. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι επιβλαβείς, αλλά όταν εισέλθουν στο ανθρώπινο σώμα, θα προκαλέσουν ανοσοαπόκριση και θα παράγουν συγκεκριμένα αντισώματα [4]. Επιπλέον, η τεχνολογία CRISPR/Cas ενσωματώνεται επίσης στην έρευνα μοριακής βιολογίας των κυττάρων όγκου, η οποία χρησιμοποιείται για την γρήγορη και ακριβή επεξεργασία του γονιδιώματος, την κατασκευή γονιδιακών μεταλλάξεων για τη μελέτη γονιδίων που σχετίζονται-τους όγκους ή την εξάλειψη γονιδίων για την έρευνα θεραπείας όγκου.
Επιπλέον, η συνδυαστική θεραπεία με βάση το mRNA- έχει γίνει σταδιακά μέθοδος για τη θεραπεία κακοήθων όγκων. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα παραδοσιακά εμβόλια δεν φαίνονται ιδανικά για την πρόληψη επαναλαμβανόμενων ταχέων μεταλλάξεων ιογενών λοιμώξεων. Η χρήση εμβολίων mRNA για την ανάπτυξη προληπτικών ή θεραπευτικών εμβολίων είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για τον περιορισμό της νέας επιδημίας του κορωνοϊού COVID-19. Τα εμβόλια που αναπτύχθηκαν χρησιμοποιώντας τεχνολογία mRNA αντικατοπτρίζουν τα πλεονεκτήματά τους στην παραγωγή καθώς και την ασφάλεια και τα προληπτικά ή θεραπευτικά τους αποτελέσματα σε κλινικές δοκιμές. Στα επόμενα δέκα χρόνια, τα εμβόλια αυτοενίσχυσης ή αντιγραφικού RNA και τα μη αναδιπλασιαζόμενα εμβόλια mRNA θα χρησιμοποιηθούν ευρύτερα.
Εκτός από την ενεργό εξερεύνηση των εμβολίων mRNA για μολυσματικές ασθένειες, η χρήση του mRNA σε αναδυόμενες θεραπείες για όγκους θα επιτύχει επίσης ανάπτυξη ορόσημο τα επόμενα δέκα χρόνια. Αξίζει να τονιστεί ότι η ανάπτυξη in vitro μεταγραφικής θεραπείας με mRNA βρίσκεται ακόμη στα αρχικά της στάδια. Ο τρόπος απόκτησης μεγάλης ποσότητας συνθετικού mRNA που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για κλινική θεραπεία εξακολουθεί να αποτελεί πρόκληση. Πρέπει επίσης να λυθούν προβλήματα που σχετίζονται με εξωκυτταρικές αντιδράσεις. Οι αποτελεσματικές μέθοδοι παράδοσης πρέπει να βελτιώνονται συνεχώς. Το εμβόλιο προστατεύεται από διάφορες διαταραχές των ενζύμων ή αποφεύγει την αποικοδόμηση του φαρμάκου κατά τη διέλευση του κυτταρικού φραγμού.
Για να ξεπεραστούν αυτές οι προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης in vitro τεχνολογίας mRNA για την επαν-επεξεργασία και μεταμόσχευση αυτόλογων Τ κυττάρων ή δενδριτικών κυττάρων από ασθενείς, βελτιώνοντας παράλληλα τις μεθόδους για τη χορήγηση εμβολίων mRNA. Επί του παρόντος, οι βιοφαρμακευτικές βιομηχανίες και οι τεχνολογικές βιομηχανίες επενδύουν πόρους για να προσπαθήσουν να λύσουν τα ακόλουθα προβλήματα:
Ζητήματα που σχετίζονται-τη σταθερότητα
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα μόρια mRNA έχουν κατά μέσο όρο 1.000-6.000 ζεύγη βάσεων και μεγάλο μοριακό βάρος (4-5 × 105 Dalton), επειδή το mRNA συντίθεται χρησιμοποιώντας ένζυμα. Σε σύγκριση με τα μικρότερα sRNA, τα mRNA είναι σχετικά μεγάλα, καθιστώντας τα εγγενώς ασταθή και δύσκολο να κατασκευαστούν. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την τροποποίηση ολιγονουκλεοτιδίων όπως η χημεία κλειδωμένου νουκλεϊκού οξέος (LNA) και μη κλειδωμένου νουκλεϊκού οξέος (UNA) περιορίζονται σε προϊόντα που βασίζονται σε mRNA. Ως εκ τούτου, υπάρχει επείγουσα ανάγκη για μια τεχνολογία που μπορεί να εγχύσει αυτά τα μόρια φαρμάκου στο ανθρώπινο σώμα, διατηρώντας παράλληλα τη σταθερότητα των μορίων του φαρμάκου και προάγοντας την κυτταρική πρόσληψη.
Αποτελεσματικές μέθοδοι παράδοσης
Αν και υπάρχουν αρκετές μέθοδοι παράδοσης που είναι διαθέσιμες αυτήν τη στιγμή
1.Παράδοση με βάση τα λιπίδια-: χρήση λιπιδίων ή παραγώγων/παρόμοιων ενώσεων για σχηματισμό σωματιδίων (LNP), τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για in vivo χορήγηση θεραπευτικών και εμβολίων mRNA. Τα LNP είναι σωματίδια νανοκλίμακας που αποτελούνται από συνθετικά ή φυσιολογικά λιπιδικά υλικά. Το πλεονέκτημα είναι ότι το RNA που ενθυλακώνεται σε LNP είναι λιγότερο πιθανό να αποικοδομηθεί ενζυματικά και η αποτελεσματικότητα της ενθυλάκωσης είναι σχετικά υψηλή και εύκολη στην παραγωγή. Επιπλέον, τα κύτταρα παρέχουν αποτελεσματικά μόρια mRNA στο κυτταροπλασματικό κολλοειδές διάλυμα φαγοκυτταροποιώντας το LNP.
2. Παράδοση με βάση το πεπτίδιο: διάφορα πεπτίδια, ειδικά αυτά που περιέχουν κατιονικά αμινοξέα (όπως λυσίνη και αργινίνη), μπορούν να λειτουργήσουν ως φορείς παροχής και να σχηματίσουν καλύτερα σύμπλοκα μεταξύ φορέων και mRNA μέσω ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων. Ο σχηματισμός συμπλοκών μειώνει την πιθανότητα ενζυμικής αποικοδόμησης.
3. Παράδοση βάσει πολυμερών-: Τα πολυμερή υλικά (όπως πολυαμίνες, δενδριμερή και συμπολυμερή) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποτελεσματική παροχή υποψηφίων mRNA. Αυτός ο φορέας έχει επίσης τα πλεονεκτήματα της πρόληψης της αποικοδόμησης των ενζύμων και της υποστήριξης της ενδοκυτταρικής παροχής. Το πρόβλημα είναι ότι συνήθως δεν είναι πολύ σταθερά. Επομένως, η δομή των πολυμερών υλικών πρέπει να τροποποιηθεί για να βελτιωθεί η σταθερότητα και η ασφάλεια των υποψηφίων φαρμάκων. Για παράδειγμα, η προσθήκη λιπιδικών αλυσίδων, υπερδιακλαδισμένων ομάδων και βιοαποδομήσιμων υπομονάδων, που θα αυξήσει τη ροή της διαδικασίας.
4. Σωματίδια αντιγράφου που μοιάζουν με ιούς (VRP): Ενθυλακώστε μικρά ενεργοποιητικά RNA (saRNA) και σωματίδια αντιγράφου ιού και παραδώστε την κωδικοποίηση στο κυτταρόπλασμα. Μόλις εισέλθει στο κύτταρο, το saRNA θα αυτο-αντιγραφεί και θα εκφράσει το καθορισμένο αντιγόνο. Το πλεονέκτημα της παράδοσης VRP είναι η υψηλή απόδοση. Ωστόσο, αντιμετωπίζει δύο μεγάλες προκλήσεις. Πρώτον, απαιτείται μια ειδική διαδικασία κατασκευής για-την παραγωγή VRP σε μεγάλη κλίμακα. Δεύτερον, το ανθρώπινο σώμα μπορεί να παράγει αντισώματα κατά του ιικού φορέα.
5. Κατιονικό νανογαλάκτωμα: Κατιονικά λιπίδια που αποτελούνται από νανογαλακτώματα χρησιμοποιούνται επίσης για την παροχή RNA. Αυτές οι ενώσεις χρησιμοποιούν τις υδρόφοβες και υδρόφιλες ιδιότητές τους για να σταθεροποιήσουν τα λιπιδικά χαρακτηριστικά των φαρμάκων ή των εμβολίων, επειδή οι χημικές αλληλεπιδράσεις στην επιφάνεια των μορίων μπορούν να προστατεύσουν το mRNA από την αποικοδόμηση των ενζύμων, επιτυγχάνοντας έτσι σταθερή παροχή μορίων. Και τα νανογαλακτώματα μπορούν να δημιουργηθούν με μερικές απλές τεχνικές, όπως η έντονη ανάδευση, ο υπέρηχος ή η μικρορευστοποίηση.
6. Στο μέλλον, η σύνθετη εσωτερική δομή της επόμενης γενιάς LNP πρέπει να ενισχυθεί και η φυσική του σταθερότητα πρέπει να ενισχυθεί περαιτέρω, όπως στερεά νανοσωματίδια λιπιδίων, νανοδομημένοι φορείς λιπιδίων και σύμπλοκα κατιονικών λιπιδίων νουκλεϊκών οξέων. Με χημικά μέσα, η ικανότητα ελέγχου της θέσης και του χρόνου χορήγησης και απελευθέρωσης του φαρμάκου στον οργανισμό μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω, παρέχοντας πιο αποτελεσματική ή/και ασφαλέστερη θεραπεία για διάφορες ασθένειες.
Θέματα ασφάλειας
Το ζήτημα των εμβολίων mRNA που πιθανώς προκαλούν αποκρίσεις ιντερφερόνης φαίνεται ασαφές, ποια μπορεί να είναι η βασική αιτία των παρενεργειών που σχετίζονται με τη φλεγμονή και την αυτοανοσία; Ένα άλλο πιθανό ζήτημα ασφάλειας μπορεί να προέρχεται από εξωκυτταρικές αντιδράσεις.
Προς το παρόν, η ευρωπαϊκή και η αμερικανική διοίκηση φαρμάκων δεν έχουν εκδώσει συγκεκριμένους κανονισμούς για τα φάρμακα mRNA
Μπορεί να βασίζεται σε θεραπεία με mRNA που ανήκει σε μια ευρεία κατηγορία γενετικών ανοσογόνων ή εμβολίων, επομένως η έρευνα και ανάπτυξη φαρμάκων mRNA ταξινομείται ως φαρμακευτικά προϊόντα προηγμένης θεραπείας (ATMP) ή φαρμακευτικά προϊόντα γονιδιακής θεραπείας (GTMP) από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Φαρμάκων (EMA). Ωστόσο, καθώς τα προϊόντα mRNA συνεχίζουν να αναδύονται στον ιατρικό τομέα, είναι πολύ απαραίτητο να θεσπιστούν πιο συγκεκριμένοι κανονιστικοί κανονισμοί για να γίνει πιο ομαλή η έρευνα και η ανάπτυξή τους, τουλάχιστον όσον αφορά την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα των κλινικών δοκιμών που σχετίζονται με αυτόν τον τύπο φαρμάκων, η έρευνα και η ανάπτυξη χρειάζονται σαφείς κανονισμούς.
Μπορεί να επιβεβαιωθεί ότι η θεραπεία με RNA έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο σε διαφορετικούς τομείς και πολλές θεραπείες βρίσκονται σε διαφορετικά στάδια κλινικής (προ) ανάπτυξης. Με την πρόοδο της μοριακής βιολογίας και την επένδυση μεγάλου όγκου ανθρώπινων και υλικών πόρων, η θεραπεία με mRNA έχει γίνει πραγματικότητα. Με περισσότερες επενδύσεις σε αυτόν τον τομέα, η θεραπεία με mRNA θα ωθηθεί σε νέα ύψη και θα γίνει μια πολυαναμενόμενη νέα θεραπεία για τον καρκίνο, τις λοιμώξεις και τις γενετικές ασθένειες.
