►Terapie založená na mRNA – budoucnost a výzvy
Není pochyb o tom, že neustálý pokrok technologie mRNA v budoucnu umožní její široké využití ve více oblastech, zejména v imunoterapii rakoviny a vakcínách proti infekčním chorobám. Při vývoji léků se například začaly používat technologie indukce pluripotentních kmenových buněk na bázi mRNA, design asistovaný mRNA nukleázou a technologie dodávání proteinů. V příštích několika letech dosáhnou rychlého rozvoje nově vznikající terapie odvozené od technologie mRNA, jako je (1) terapie tolerance alergie, která využívá upravenou plazmidovou DNA a mRNA k regulaci alergických reakcí způsobených T helper a Treg buňkami; (2) imunoterapie rakoviny: posílení nebo změna autonomního imunitního systému, jeho lepší objevování a napadání rakovinných buněk nebo použití mikroRNA a mRNA k regulaci genů souvisejících s imunitou, čímž se aktivují imunitní reakce v boji proti rakovinným buňkám; (3) genomová inženýrská terapie nebo genová terapie, včetně transplantace normálních genů nebo úpravy sekvencí genomu nukleové kyseliny účinně a přesně za účelem nahrazení chybějících nebo defektních genů, a tím nápravy genetických onemocnění nebo podpory neaktivních prospěšných mechanismů nebo cest, což jim dává potenciál léčit genetická onemocnění ; (4) proteinová substituční terapie: mRNA léčiva jsou považována za účinnou alternativu ke genové terapii, zejména proteinové náhražky, protože se vyhýbají riziku integrace genomu a poskytují silnou přechodnou expresi.
Za zmínku stojí, že se používá nedávno vznikající systém úpravy genů – úpravy genomu CRISPR/Cas. Editace genů CRISPR/Cas je široce používána ve výzkumu vývoje a evoluce systémů. V posledních letech však vědci použili proteiny Cas z prokaryot k léčbě infekčních onemocnění na základě dědičných a adaptivních imunitních vlastností CRISPR v jeho původní prokaryotické expresi. Tyto proteiny jsou škodlivé, ale když se dostanou do lidského těla, vyvolají imunitní odpověď a produkují specifické protilátky [4]. Technologie CRISPR/Cas je navíc integrována také do výzkumu molekulární biologie nádorových buněk, používá se k rychlé a přesné úpravě genomu, konstrukci genových mutací ke studiu genů souvisejících s nádory nebo k vyřazení genů pro výzkum léčby nádorů.
Navíc se kombinační terapie na bázi mRNA postupně stala metodou léčby maligních nádorů. Jak již bylo zmíněno dříve, tradiční vakcíny se nejeví jako ideální pro prevenci opakovaných rychlých mutací virových infekcí. Použití mRNA vakcín k vývoji preventivních nebo terapeutických vakcín je nejúčinnějším způsobem, jak zastavit novou epidemii COVID-19. Vakcíny vyvinuté pomocí technologie mRNA odrážejí jejich výhody ve výrobě i jejich bezpečnost a preventivní či terapeutické účinky v klinických studiích. V příštích deseti letech se budou více používat samoamplifikující nebo replikonové RNA vakcíny a nereplikující se mRNA vakcíny.
Kromě aktivního zkoumání mRNA vakcín proti infekčním chorobám dosáhne v příštích deseti letech milníku vývoje také použití mRNA v nově vznikajících terapiích nádorů. Je třeba zdůraznit, že vývoj in vitro terapie transkripcí mRNA je stále v raných fázích. Jak získat velké množství syntetické mRNA, která může být použita pro klinickou léčbu, je stále výzvou. Je třeba také vyřešit problémy související s extracelulárními reakcemi. Je třeba neustále zlepšovat efektivní způsoby dodávání. Vakcína je chráněna před různými narušeními enzymů nebo zabraňuje degradaci léčiva při přechodu přes buněčnou bariéru.
K překonání těchto problémů, včetně použití in vitro technologie mRNA k opětovné úpravě a transplantaci autologních T buněk nebo dendritických buněk od pacientů, při neustálém zlepšování metod pro dodávání mRNA vakcín. V současné době biofarmaceutický a technologický průmysl investuje zdroje, aby se pokusil vyřešit následující problémy:
Problémy související se stabilitou
Jak již bylo zmíněno dříve, molekuly mRNA mají v průměru 1,000-6,000 párů bází a velkou molekulovou hmotnost (4-5 × 105 Daltonů), protože mRNA je syntetizována pomocí enzymů. Ve srovnání s menšími sRNA jsou mRNA relativně velké, což je činí inherentně nestabilními a obtížně vyrobitelné. Metody používané k modifikaci oligonukleotidů, jako je chemie uzamčené nukleové kyseliny (LNA) a odemčené nukleové kyseliny (UNA), jsou omezeny na produkty založené na mRNA. Proto existuje naléhavá potřeba technologie, která dokáže vstřikovat tyto molekuly léčiva do lidského těla při zachování stability molekul léčiva a podpoře příjmu buněk.
Efektivní způsoby doručení
I když v současné době existuje několik způsobů doručení
1. Doručování na bázi lipidů: použití lipidů nebo jejich derivátů/podobných sloučenin k vytvoření částic (LNP), které lze použít pro in vivo dodávání mRNA terapeutik a vakcín. LNP jsou nanočástice složené ze syntetických nebo fyziologických lipidových materiálů. Výhodou je, že u RNA zapouzdřené v LNP je méně pravděpodobné, že bude enzymaticky degradována, a účinnost zapouzdření je relativně vysoká a snadno se vyrábí. Kromě toho buňky účinně dodávají molekuly mRNA do cytoplazmatického solu fagocytizací LNP;
2. Doručování na bázi peptidů: různé peptidy, zejména ty, které obsahují kationtové aminokyseliny (jako je lysin a arginin), mohou působit jako nosiče přenosu a vytvářet lepší komplexy mezi nosiči a mRNA prostřednictvím elektrostatických interakcí. Tvorba komplexů snižuje možnost enzymatické degradace;
3. Doručování na bázi polymerů: Polymerní materiály (jako jsou polyaminy, dendrimery a kopolymery) lze použít k účinnému dodávání kandidátů mRNA. Tento nosič má také výhody, že brání degradaci enzymu a podporuje intracelulární dodávání. Problém je, že většinou nejsou příliš stabilní. Strukturu polymerních materiálů je proto třeba upravit, aby se zlepšila stabilita a bezpečnost kandidátních léčiv. Například přidání lipidových řetězců, hyperrozvětvených skupin a biologicky odbouratelných podjednotek, které zvýší tok procesu;
4. Částice replikonu podobné viru (VRP): Zapouzdřují malou aktivační RNA (saRNA) a částice virového replikonu a dodávají kódování do cytoplazmy. Jakmile je saRNA uvnitř buňky, bude se sama replikovat a exprimovat specifikovaný antigen. Výhodou dodávky VRP je vysoká efektivita. Stojí však před dvěma velkými problémy. Za prvé, pro velkovýrobu VRP je vyžadován speciální výrobní proces. Za druhé, lidské tělo může produkovat protilátky proti virovému vektoru;
5. Kationtové nanoemulze: Kationtové lipidy složené z nanoemulzí se také používají pro dodávání RNA. Tyto sloučeniny využívají své hydrofobní a hydrofilní vlastnosti ke stabilizaci lipidových charakteristik léčiv nebo vakcín, protože chemické interakce na povrchu molekul mohou chránit mRNA před degradací enzymů, čímž se dosáhne stabilního dodávání molekul. A nanoemulze mohou být generovány některými jednoduchými technikami, jako je intenzivní míchání, ultrazvuk nebo mikrofluidika;
6. V budoucnu je třeba posílit komplexní vnitřní strukturu další generace LNP a dále posílit její fyzikální stabilitu, jako jsou pevné lipidové nanočástice, nanostrukturované lipidové nosiče a kationtové lipidové komplexy nukleových kyselin. Chemickými prostředky lze dále zlepšit schopnost řídit místo a čas podávání a uvolňování léčiva v těle, což poskytuje účinnější a/a bezpečnější léčbu různých onemocnění.
Bezpečnostní problémy
Otázka mRNA vakcín, které mohou indukovat interferonové reakce, se zdá nejasná, což může být hlavní příčinou vedlejších účinků souvisejících se zánětem a autoimunitou? Další potenciální bezpečnostní problém může pocházet z extracelulárních reakcí.
V současné době evropská a americká administrativa léčiv nevydala konkrétní nařízení o mRNA léčivech
Může být založen na terapii mRNA patřící do široké kategorie genetických imunogenů nebo vakcín, takže výzkum a vývoj léčiv mRNA je Evropskou agenturou pro léčivé přípravky (EMA) klasifikován jako léčivé přípravky pro moderní terapii (ATMP) nebo léčivé přípravky pro genovou terapii (GTMP). . Protože se však produkty mRNA stále objevují v lékařské oblasti, je velmi nutné stanovit specifičtější regulační předpisy, aby jejich výzkum a vývoj byl plynulejší, alespoň pokud jde o bezpečnost a účinnost klinických studií souvisejících s tímto typem výzkumu a vývoje léčiv. potřebujete jasné předpisy nebo podle jedinečné funkce mRNA modifikovat specifikace formulované DNA vakcínami a vektory pro genovou terapii pro výzkum a vývoj nových léků nebo vakcín založených na mRNA?
Lze potvrdit, že terapie RNA dosáhla významného pokroku v různých oblastech a mnoho terapií je v různých fázích klinického (před) vývoje. S pokrokem molekulární biologie a velkým množstvím investovaných lidských a materiálních zdrojů se terapie mRNA stala realitou. S většími investicemi do této oblasti se terapie mRNA posune do nových výšin a stane se vysoce očekávanou novou léčbou rakoviny, infekcí a genetických onemocnění.
