Modyfikacja mRNA i edycja genów mogą pomóc w leczeniu chorób płuc
Mukowiscydoza i niedobór białka czynnika powierzchniowego SP-B (ang. surfactant protein B, SP-B) to śmiertelne choroby płuc. W przypadku mukowiscydozy mutacje w genie kodującym białka CFTR (ang. cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) odpowiadają za dużą gęstość wydzieliny, która powoduje trudności w oddychaniu i częste zakażenia płuc. Choroba ta dotyka ponad 70 000 osób na całym świecie. Niedobór SP-B prowadzi do szybko postępującej, śmiertelnej niewydolności oddechowej w pierwszym roku życia, spowodowanej mutacjami w genach kodujących SP-B. Próby zastosowania terapii genowej, skierowanej na odpowiednie komórki w celu wyleczenia tych chorób, udaremnia mechanizm obronny płuc, który stanowi barierę uniemożliwiającą leczenie celowane. W efekcie leki nie są w stanie dotrzeć do komórek docelowych lub pożądana reakcja w komórkach docelowych nie jest wystarczająco silna. W ramach wspieranego przez UE projektu BREATHE zbadano bardziej niekonwencjonalne metody leczenia oparte na RNA. Zespół zainspirowały wcześniejsze dokonania koordynatora projektu BREATHE, Michaela Kormanna. Podkreśliły one pozytywny wpływ modyfikacji dodatkowego mRNA u myszy z niedoborem SP-B. W trakcie projektu naukowcy dostarczali do komórek tchawicy chemicznie zmodyfikowane mRNA, które, jako związek zbudowany z nanocząsteczek, doprowadziło do korekcji genowej części komórki płuc u myszy z niedoborem SP-B. W www.kormann-lab.de (laboratorium Kormanna) (strona internetowa w języku niemieckim), będącym gospodarzem projektu, niedawno z powodzeniem zastosowano terapię mRNA do leczenia mukowiscydozy. W laboratorium powiodło się również leczenie poprzez korekcję mutacji genowych. „Nasze laboratorium jako pierwsze wykazało nie tylko, że dożylne zastosowanie zmodyfikowanego mRNA prowadzi do prawidłowego funkcjonowania płuc, ale również że edycja genów u myszy z niedoborem SP-B znacznie wydłuża ich życie” – wyjaśnia Kormann. Suplementację mRNA i korekcję genów w oparciu o mRNA objęto już ochroną patentową. Oczekuje na nią również edycja genów w oparciu o wyłącznie wytworzone RNA do stosowania u pacjentów.
Najnowsze odkrycia
Wsparcie Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych umożliwiło zespołowi zbadanie mechaniki płuc myszy za pomocą systemu flexiVent. Dokładnie mierzy on określone parametry funkcji płuc, takie jak natężona objętość wydechowa. Wiele z tych wyników zostało już udostępnione. Zespół opublikował np. wyniki doświadczeń przeprowadzonych w celu odkrycia kodowania wysoce aktywnego mRNA dla białka „Cas9”, które może być wielokrotnie podawane bez wywoływania odpowiedzi immunologicznej. Jest to o tyle istotne, że mRNA dostarcza wszystkie składniki potrzebne do korekcji genów, co oznacza, że leczenie może wymagać wielokrotnego zastosowania. „To samo w sobie jest małym przełomem w zakresie korekcji genów w organizmie”, zauważa Kormann. W związku z tym, laboratorium opublikowało również wyniki testów immunoenzymosorpcyjnych ELISA wykorzystywanych do oceny zdolności mRNA do wywoływania reakcji odpornościowych. W ramach tych testów inkubacji poddawane są próbki krwi ludzkiej, ujawniając wzorce małych białek uwalnianych przez układ odpornościowy, zwanych cytokinami.
Szeroki zakres zastosowań
„W przypadku kodowania składników do edycji genów nasze optymalizacje zapewniają wszechstronne narzędzia o dużym potencjalnie do wielu różnych metod leczenia. Poza genetycznymi chorobami płuc, takimi jak mukowiscydoza, przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP) i astma, mają one potencjał, aby przygotować komórki odpornościowe do walki z takimi celami jak komórki nowotworowe czy nawet zakażenia wirusowe, takie jak COVID-19” – mówi Kormann. Kolejnym krokiem byłoby wykazanie skuteczności tej techniki u osób śmiertelnie chorych na mukowiscydozę. W tym celu zespół poszukuje dodatkowych funduszy, a jednocześnie planuje dalsze badania nad możliwościami edycji genów w oparciu o RNA w celu wzmocnienia układu odpornościowego.
Słowa kluczowe
BREATHE, gen, mukowiscydoza, białko, białko czynnika powierzchniowego SP-B, niedobór, oddechowy, RNA, immunoenzymosorpcyjny, nanocząsteczki, COVID-19
