Prihodnost in izzivi-terapije na podlagi ►mRNA-
Nobenega dvoma ni, da bo stalen napredek tehnologije mRNA v prihodnosti omogočil njeno široko uporabo na več področjih, zlasti pri imunoterapiji raka in cepivih proti nalezljivim boleznim. Pri razvoju zdravil so se na primer začeli uporabljati indukcija pluripotentnih izvornih celic na podlagi mRNA-, oblikovanje s pomočjo-nukleaze mRNA in tehnologije za dostavo beljakovin. V naslednjih nekaj letih bodo nastajajoče terapije, izpeljane iz tehnologije mRNA, dosegle hiter razvoj, kot je (1) terapija tolerance alergij, ki uporablja urejeno plazmidno DNA in mRNA za uravnavanje alergijskih reakcij, ki jih povzročajo celice T helper in Treg; (2) imunoterapija raka: okrepiti ali spremeniti avtonomni imunski sistem, mu omogočiti boljše odkrivanje in napad na rakave celice ali uporabiti mikroRNA in mRNA za uravnavanje imunsko-povezanih genov, s čimer se aktivirajo imunski odzivi za boj proti rakavim celicam; (3) zdravljenje z genomskim inženiringom ali gensko zdravljenje, vključno s presaditvijo normalnih genov ali urejanjem zaporedij genoma nukleinske kisline učinkovito in natančno za nadomestitev manjkajočih ali okvarjenih genov, s čimer se popravijo genetske bolezni ali spodbujajo neaktivni koristni mehanizmi ali poti, kar jim daje potencial za zdravljenje genetskih bolezni; (4) nadomestno zdravljenje z beljakovinami: velja, da zdravila mRNA zagotavljajo učinkovito alternativo genskemu zdravljenju, zlasti nadomestki z beljakovinami, ker se izogibajo tveganju integracije genoma in zagotavljajo močno prehodno izražanje.
Omeniti velja, da se uporablja nedavno nastali sistem za urejanje genov-CRISPR/Cas za urejanje genoma. Urejanje genov CRISPR/Cas se pogosto uporablja pri raziskavah razvoja in evolucije sistemov. Vendar so znanstveniki v zadnjih letih uporabili proteine Cas iz prokariontov za zdravljenje nalezljivih bolezni na podlagi dednih in prilagodljivih imunskih značilnosti CRISPR v njegovem izvirnem prokariontskem izrazu. Ti proteini so škodljivi, a ko pridejo v človeško telo, povzročijo imunski odziv in proizvedejo specifična protitelesa [4]. Poleg tega je tehnologija CRISPR/Cas vključena tudi v raziskave molekularne biologije tumorskih celic, uporablja se za hitro in natančno urejanje genoma, konstruiranje genskih mutacij za preučevanje tumor-povezanih genov ali izločanje genov za raziskave zdravljenja tumorjev.
Poleg tega je kombinirana terapija, ki temelji na mRNA-, postopoma postala metoda za zdravljenje malignih tumorjev. Kot smo že omenili, se tradicionalna cepiva ne zdijo idealna za preprečevanje ponavljajočih se hitrih mutacij virusnih okužb. Uporaba mRNA cepiv za razvoj preventivnih ali terapevtskih cepiv je najučinkovitejši način za zajezitev nove kronske epidemije COVID-19. Cepiva, razvita s tehnologijo mRNA, odražajo svoje prednosti v proizvodnji ter varnost in preventivne ali terapevtske učinke v kliničnih preskušanjih. V naslednjih desetih letih se bodo pogosteje uporabljala-samopomnoževalna ali replikonska RNA cepiva in nepodvajajoča mRNA cepiva.
Poleg aktivnega raziskovanja mRNA cepiv za nalezljive bolezni bo uporaba mRNA v nastajajočih terapijah za tumorje prav tako dosegla mejnik razvoja v naslednjih desetih letih. Treba je poudariti, da je razvoj in vitro transkripcijske mRNA terapije še v zgodnji fazi. Kako pridobiti veliko količino sintetične mRNA, ki bi jo lahko uporabili za klinično zdravljenje, je še vedno izziv. Rešiti je treba tudi težave, povezane z zunajceličnimi reakcijami. Učinkovite metode dostave je treba nenehno izboljševati. Cepivo je zaščiteno pred različnimi encimskimi motnjami oziroma se izogne razgradnji zdravila pri prehodu celične pregrade.
Za premagovanje teh izzivov, vključno z uporabo tehnologije mRNA in vitro za ponovno-urejanje in presaditev avtolognih celic T ali dendritičnih celic bolnikov, ob hkratnem nenehnem izboljševanju metod za dostavo cepiv mRNA. Trenutno biofarmacevtska in tehnološka industrija vlagata sredstva, da bi poskušala rešiti naslednje težave:
Težave-v zvezi s stabilnostjo
Kot smo že omenili, imajo molekule mRNA v povprečju 1.000-6.000 baznih parov in veliko molekulsko maso (4-5 × 105 Daltonov), ker se mRNA sintetizira s pomočjo encimov. V primerjavi z manjšimi sRNA so mRNA razmeroma velike, zaradi česar so same po sebi nestabilne in jih je težko izdelati. Metode, ki se uporabljajo za spreminjanje oligonukleotidov, kot sta kemija zaklenjene nukleinske kisline (LNA) in odklenjene nukleinske kisline (UNA), so omejene na izdelke na osnovi mRNA. Zato obstaja nujna potreba po tehnologiji, ki lahko vbrizga te molekule zdravil v človeško telo, hkrati pa ohranja stabilnost molekul zdravil in spodbuja privzem celic.
Učinkovite metode dostave
Čeprav je trenutno na voljo več načinov dostave
1. Dostava-na osnovi lipidov: uporaba lipidov ali njihovih derivatov/podobnih spojin za tvorbo delcev (LNP), ki se lahko uporabljajo za in vivo dostavo terapevtikov mRNA in cepiv. LNP so nanometrski delci, sestavljeni iz sintetičnih ali fizioloških lipidnih materialov. Prednost je, da je manj verjetno, da se bo RNA, inkapsulirana v LNP, encimsko razgradila, učinkovitost inkapsulacije pa je relativno visoka in enostavna za proizvodnjo. Poleg tega celice učinkovito dostavijo molekule mRNA v citoplazemski sol s fagocitiranjem LNP;
2. Dostava-na osnovi peptidov: različni peptidi, zlasti tisti, ki vsebujejo kationske aminokisline (kot sta lizin in arginin), lahko delujejo kot prenašalci in tvorijo boljše komplekse med nosilci in mRNA z elektrostatičnimi interakcijami. Tvorba kompleksov zmanjša možnost encimske razgradnje;
3. Dostava-na osnovi polimerov: Polimerne materiale (kot so poliamini, dendrimeri in kopolimeri) je mogoče uporabiti za učinkovito dostavo kandidatov za mRNA. Ta nosilec ima tudi prednosti, saj preprečuje razgradnjo encimov in podpira znotrajcelično dostavo. Težava je v tem, da običajno niso zelo stabilni. Zato je treba strukturo polimernih materialov spremeniti, da bi izboljšali stabilnost in varnost kandidatnih zdravil. Na primer dodajanje lipidnih verig, hiperrazvejanih skupin in biorazgradljivih podenot, kar bo povečalo pretok procesa;
4. Virusom-podobni replikonski delci (VRP): Enkapsulirajte majhne aktivirajoče RNA (saRNA) in virusne replikonske delce ter dostavite kodiranje v citoplazmo. Ko vstopi v celico, se bo saRNA samo-podvojila in izrazila določen antigen. Prednost dostave VRP je visoka učinkovitost. Vendar pa se sooča z dvema velikima izzivoma. Prvič, za obsežno-proizvodnjo VRP je potreben poseben proizvodni postopek. Drugič, človeško telo lahko proizvede protitelesa proti virusnemu vektorju;
5. Kationska nanoemulzija: Kationski lipidi, sestavljeni iz nanoemulzij, se uporabljajo tudi za dostavo RNK. Te spojine uporabljajo svoje hidrofobne in hidrofilne lastnosti za stabilizacijo lastnosti lipidov zdravil ali cepiv, ker lahko kemične interakcije na površini molekul zaščitijo mRNA pred encimsko razgradnjo in tako dosežejo stabilno dostavo molekul. In nanoemulzije je mogoče ustvariti z nekaj preprostimi tehnikami, kot so močno mešanje, ultrazvok ali mikrofluidika;
6. V prihodnosti je treba okrepiti kompleksno notranjo strukturo naslednje generacije LNP in dodatno izboljšati njegovo fizično stabilnost, kot so trdni lipidni nanodelci, nanostrukturirani lipidni nosilci in kationski lipidni kompleksi nukleinskih kislin. S kemičnimi sredstvi je mogoče dodatno izboljšati zmožnost nadzora nad lokacijo in časom dostave in sproščanja zdravil v telesu, kar zagotavlja učinkovitejše in/ali varnejše zdravljenje različnih bolezni.
Varnostna vprašanja
Vprašanje cepiv mRNA, ki bi lahko povzročila odziv na interferon, se zdi nejasno, kar je lahko glavni vzrok stranskih učinkov, povezanih z vnetjem in avtoimunostjo? Drugo možno varnostno vprašanje lahko izvira iz zunajceličnih reakcij.
Evropska in ameriška agencija za zdravila trenutno nista izdali posebnih predpisov o zdravilih mRNA
Lahko temelji na terapiji z mRNA, ki spada v široko kategorijo genetskih imunogenov ali cepiv, zato so raziskave in razvoj zdravil z mRNA razvrščene kot zdravila za napredno zdravljenje (ATMP) ali zdravila za gensko zdravljenje (GTMP) s strani Evropske agencije za zdravila (EMA). Ker pa se izdelki mRNA še vedno pojavljajo na medicinskem področju, je zelo potrebno vzpostaviti natančnejše regulativne predpise, da bi njihove raziskave in razvoj potekale bolj gladko, vsaj glede varnosti in učinkovitosti kliničnih preskušanj, povezanih s to vrsto raziskav in razvoja zdravil, potrebujejo jasne predpise , Ali v skladu z edinstveno funkcijo mRNA, spremenite specifikacije, ki jih oblikujejo cepiva DNA in vektorji genske terapije za raziskave in razvoj novih zdravil ali cepiv, ki temeljijo na mRNA?
Trdimo lahko, da je zdravljenje z RNA doseglo velik napredek na različnih področjih in veliko terapij je na različnih stopnjah kliničnega (pred)razvoja. Z napredkom molekularne biologije in velikimi vloženimi človeškimi in materialnimi viri je zdravljenje z mRNA postalo resničnost. Z več naložbami na tem področju bo terapija z mRNA dosegla nove višine in postala težko pričakovano novo zdravljenje raka, okužb in genetskih bolezni.
