Az mRNS-áttörés lehetővé teheti a rák és a genetikai hibák személyre szabott kezelésének kidolgozását: lengyel tudóscsoport jelölte a 2018-as Európai Feltaláló Díjat.
- A maximálisan hatékony személyre szabott orvoslás előfeltétele, hogy az egyes betegek és specifikus betegségeikhez alkalmazkodó terápiákat kínáljanak, sejtszinten is.
Ezt a célt szolgálják a lengyel tudósok: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz és csapatuk.
Kidolgozták az mRNS-molekula tartós, hatékonyabb és könnyen előállítható végét - az ún sapka, amely utasítja a sejtet, hogy termeljen specifikus fehérjéket.
A tudósok által javasolt technika lehetővé teszi számunkra, hogy olyan orvosi megoldásokon gondolkodjunk, amelyek korrigálják a test genetikai információs rendszerét anélkül, hogy közvetlenül megváltoztatnák a beteg DNS-ét.
Eredményeikért Jemielity-t, Kowalska-t, Darżynkiewicz-t és a Varsói Egyetem tudóscsoportját jelölték a 2018-as Európai Feltaláló Díj döntőjére a "Kutatás" kategóriában. Az idei EPO-díj nyerteseit június 7-én, Párizsban rendezik meg.
"A lengyel tudósok által javasolt koncepció kiterjesztheti a molekuláris biológián alapuló személyre szabott orvoslás alkalmazását" - mondta Benoît Battistelli, az EPO elnöke. "Ez a találmány azt tükrözi, hogy az európai orvosi kutatás miként segít új koncepciók létrehozásában a rák és más halálos betegségek kezelésében, amelyek potenciálisan emberek millióinak profitálhatnak."
Személyes élmény, amely hozzájárult a személyre szabott orvoslás fejlődéséhez
Jacek Jemielity számára, aki a varsói egyetemen a bioorganikus kémia területén dolgozik, különösen fontos volt az olyan betegségek, mint például a rák kezelésére szolgáló új módszerek kidolgozása.
Míg csapata egy stabilabb, kémiailag módosított mRNS, mint gyógyszerhordozó kifejlesztését kutatta, lányának leukémiája alakult ki.
"Sok időt töltöttem a kórházban, ahol sok gyereket láttam, akik az életükért küzdenek" - mondja Jemielity. - Betegsége rendkívül fontos motivációt jelentett munkám szempontjából.
És bár a tudós lánya teljesen felépült, évente több mint 10 millió új esetet diagnosztizálnak a rák különböző formáiban.
A rák, annak minden formájában, a világ második leggyakoribb halálozási oka. A szokásos kezelések, például a műtét, a sugárterápia és a kemoterápia jelentős előrelépést mutatnak.
Az a tény azonban, hogy becslések szerint ötből kettőnél egész életen át rák alakulhat ki, és ebből fakadó hatalmas pénzügyi költségek és a betegek életére gyakorolt hatás orvosi prioritássá tette a rákkezelés új koncepcióinak kutatását.
A kezelés ígéretes iránya a személyre szabott orvoslás területe, amely a beteg DNS-jén alapuló terápiákat kínál.
A cél a betegség genetikai okának megértése, vagy a DNS fejlődéséhez vezető területek felkutatásával, vagy a rákra jellemző sejtek abnormális növekedéséért felelős genetikai mutáció megtalálásával.
Az mRNS módosításának új koncepciója
Az emberi DNS körülbelül 20 000 gént tartalmaz, amelyek utasításokat tartalmaznak a testet alkotó fehérjék, enzimek és egyéb részecskék előállításához.
A DNS megváltoztatása azonban annyira költséges, nehéz és kockázatos, hogy a mai napig kevés génterápiát engedélyeztek.
Leginkább módosított retrovírusokon alapulnak, amelyek át tudnak csúszni a sejtek védekező mechanizmusaiban, és új információkat vezethetnek be közvetlenül a sejtmagba.
Sokkal kevésbé invazív megközelítés az, amikor arra összpontosítunk, hogy a DNS-ben írt információk hogyan kerülnek át a sejt riboszómáiba, ahol végrehajtják a DNS-ben kódolt, fehérjetermelésre szolgáló parancsokat.
A messenger RNS-nek (mRNS) nevezett molekulák felelősek ezen információk továbbításáért. Rövid életű a természete, ezért az emberi enzimek és fehérjék jellemzően lebontották bármilyen módosított, külsőleg beillesztett mRNS-t, mielőtt az a tervezett terápiás hatást közölte a riboszómával.
A négy évtizeddel korábban megkezdett kutatásra építve Jemielity és csapata más megközelítést javasolt, az egyes mRNS-molekulák végén lévő finom szerkezetekre összpontosítva, az 5'-kupak néven. "A kupak szerkezete nagyon fontos az mRNS anyagcseréje szempontjából, mert nélküle az mRNS nagyon gyorsan lebomlik, és nem tudja ellátni a funkcióit. A kupak tehát megvédi az mRNS-t a lebomlástól.
A kutatócsoport megváltoztatta egy tipikus mRNS-molekula körülbelül 80 000 atomjának egyikét azzal, hogy az oxigénatomot kénatomra cserélte. Így létrehoztak egy szintetikus mRNS-kupakot.
A szabadalmaztatott találmány - Beta-S-ARCA néven - stabil mRNS létrehozásához vezetett, ötször hatékonyabb és háromszor stabilabb a sejtben, mint egy természetesen előforduló molekula, megnyitva az utat az mRNS-alapú terápiák kifejlesztése előtt.
Laboratóriumtól piacig
Az európai szabadalmi eljárás 2008-as megkezdése után a csapat partnerséget kötött a génterápiára szakosodott Mainzi Egyetem (Németország) BioNTech céggel.
Az UW csapat által kifejlesztett mRNS-kupakokat használó kezdeti klinikai vizsgálatok két évvel később kezdődtek. 2013-ban a BioNTech stabil mRNS technológiát engedélyezett a legfontosabb gyógyszergyártóknak, köztük a francia Sanofi S.A. és a Genetech Inc.
2017 júliusában a BioNTech ígéretes eredményeket tett közzé a Jemielity és csapata által kifejlesztett kupakokat tartalmazó, személyre szabott mRNS-alapú rákvakcina első humán kísérleteinek eredményeiről.
A 13 vizsgálatban résztvevők közül nyolcnak, akiknek regresszív melanoma-kiújulása volt, a vizsgálat 23 hónapja alatt nem volt rákos sejt.
Ezzel szemben a másik öt ember egyike, akiknél új daganatok alakultak ki, a daganat zsugorodását mutatták.
A vizsgálati vakcina, amely más ráktípusok kezelésére is alkalmazható, a beteg tumorának DNS-szekvenálásán és összehasonlításán alapul a normál szöveté.
A mutáció azonosítása után mesterségesen módosított mRNS-t injektálnak a beteg testébe, lehetővé téve az immunrendszer számára a rákos sejtek detektálását és elpusztítását.
A BionTech azt tervezi, hogy ezt a technológiát a Tecentriq nevű rákellenes gyógyszerrel együtt teszteli.
Kutatócsoport
Már a nyolcvanas években a Varsói Egyetem munkatársai messze megelőzték az mRNS stabilizálásával foglalkozó kollégáikat, jóval azelőtt, hogy azt olyan szerkezeti elemnek tekintették, amely potenciálisan életmentő terápiákban használható.
Edward Darżynkiewicz, tapasztalt csapattag 1970-ben szerezte meg mesterképzését, és 1976-ban megvédte a szerves kémia doktori disszertációját a Varsói Egyetemen, 2009-től pedig a Varsói Egyetemen dolgozott rendes fizika professzorként.
A Varsói Egyetem Fizikai Tanszékén található gének kifejező laboratóriumának és a Varsói Egyetem Új Technológiai Központjának molekuláris biológiai és biofizikai interdiszciplináris laboratóriumának a vezetője.
2015-ben kitüntetéssel tüntették ki Leon Marchlewski a biokémia és a biofizika rendkívüli eredményeiért. Társszerzője 208 tudományos publikációnak, három európai szabadalomnak és egy amerikai szabadalomnak.
Jacek Jemielity 2013 óta a Varsói Egyetem Új Technológiai Központjában is dolgozik szerves kémia professzorként, és jelenleg az ottani szerves kémiai laboratórium vezetőjeként dolgozik.
Három európai szabadalom és csaknem 100 tudományos publikáció szerzője. Tudományos eredményeiért megkapta a Varsói Egyetem rektori díját és a Varsói Egyetem Fizikai Karának kitüntetését.
Joanna Kowalska 2011 óta adjunktus a Varsói Egyetem Biofizikai Tanszékének Fizikai Karán. Jelenleg projektmenedzser is.
Joanna asszony több mint 50 tudományos munka és három európai szabadalom szerzője. Megkapta a Varsói Egyetem rektori másoddiplomáját, a Varsói Egyetem Fizikai Karának díját és Prof. Pieńkowski.
2018-ban Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz és csapatuk kitüntetéseikért kitüntetést is kapott Lengyelország elnökének a "Kutatás és fejlesztés" kategóriában elnyert gazdasági kitüntetésével.
