Strzelanie do posłańca za pomocą jednoniciowego wyciszania genów RNA
Nowe leki wyciszające geny oparte na 'jednoniciowym RNA’ mogą być bezpieczniejsze i skuteczniejsze w leczeniu choroby Huntingtona
Po ogromnych postępach w ostatnich latach coraz bardziej zbliżamy się do badań klinicznych na ludziach dotyczących obniżania poziomu huntingtyny lub 'wyciszania genów’ jako potencjalnej metody leczenia choroby Huntingtona. Nowsze, lepsze i bezpieczniejsze techniki są zawsze mile widziane, a ogłoszenie metody wyciszania za pomocą 'jednoniciowego RNA’ wywołuje spore poruszenie. O co w tym wszystkim chodzi?
Leki wyciszające geny działają, mówiąc komórkom, żeby nie produkowały białka huntingtyny, które jest przyczyną uszkodzeń w chorobie Huntingtona. Robią to, ingerując w systemy komórkowe odpowiedzialne za wytwarzanie białek.
Istnieją dwa główne typy leków wyciszających geny: antysensowne oligonukleotydy (ASO) i interferencja RNA (RNAi). Ten artykuł dotyczy interferencji RNA.
Jednocześnie dążąc do prób klinicznych tak szybko, jak to możliwe, naukowcy pracowali również nad opracowaniem nowej i, miejmy nadzieję, ulepszonej techniki interferencji RNA. Żeby wyjaśnić różnice w stosunku do istniejących technik, musimy trochę opowiedzieć o tym, jak geny są odczytywane w celu wytworzenia białek. Zostańcie z nami – będzie warto!
Czym są DNA i RNA?
DNA to plan budowy człowieka. Jest to długa cząsteczka zbudowana z połączonych ze sobą elementów zwanych zasadami, które występują w 4 'odmianach’ – C, A, G i T. To są litery, którymi zapisany jest nasz kod genetyczny.
’Podwójna helisa’ DNA składa się z dwóch nici ułożonych równolegle obok siebie. Każda nić to ciąg zasad, a obie nici są połączone wiązaniami chemicznymi między zasadami na przeciwległych niciach. A łączy się z T, a C łączy się z G.
Aby przejść od DNA do białka, musi powstać 'kopia robocza’ DNA. Ta kopia nazywa się RNA 'informacyjnym’ lub mRNA. RNA jest blisko spokrewniony z DNA, ale wygląda nieco inaczej.
mRNA to szablon, który mówi komórce, jak złożyć białko. Kiedy komórka wytwarza jakiekolwiek białko – włącznie z białkiem huntingtyny – robi to, odczytując instrukcje w mRNA odpowiadającym temu białku.
Ingerencja w mRNA huntingtyny – czyli 'eliminacja przekaźnika’ – zapobiega tworzeniu się białka huntingtyny i stanowi podstawę wyciszania genów w interferencji RNA.
OK – wracamy do wyciszania genów
Do tej pory techniki wyciszania genów oparte na RNA używały dwuniciowych cząsteczek RNA, zwanych siRNA. Dwuniciowe RNA było potrzebne do tej pory, ponieważ jednoniciowe RNA jest niszczone przez własne mechanizmy komórkowe odpowiedzialne za usuwanie śmieci, zanim zdąży wykonać jakiekolwiek wyciszanie.
Gdy już znajdzie się wewnątrz komórek, dwuniciowe RNA musi się rozdzielić na pojedyncze nici, żeby mogło się związać z cząsteczką komunikatu mRNA huntingtyny. Następnie enzym w komórkach rozgryza mRNA, tak że zmutowane białko nigdy nie zostaje wyprodukowane.
Wiemy, że ten sposób działania może dramatycznie zmniejszyć ilość zmutowanego białka HD produkowanego w komórkach. Mniej pewni jesteśmy tego, czy niechciana nić, która się oddziela, ma jakieś złe skutki uboczne na komórki. Istnieje możliwość, że organizm może zaatakować pozostałą nić i spowodować szkody. Inna możliwość to to, że pozostała nić może się związać z innym mRNA i zapobiec wytwarzaniu innych ważnych białek.
Dwuniciowe cząsteczki siRNA nie rozprzestrzeniają się zbyt daleko w mózgu, co utrudnia leczenie dużych obszarów mózgu.
Ostatnią trudnością dwuniciowych siRNA jest to, że muszą być zapakowane w skomplikowany sposób, żeby dotrzeć do odpowiednich tkanek i wykonać swoją pracę.
Były badania na myszach i małpach – modelach zwierzęcych choroby Huntingtona – które pokazały, że siRNA są bezpieczne i skuteczne, ale naukowcy to ostrożna grupa, bo musimy być naprawdę pewni bezpieczeństwa, zanim podamy jakiekolwiek leczenie cennym ludziom. Ostatnią rzeczą, jaką chcemy zrobić, to pogorszyć HD.
Jednoniciowe siRNA
Jednym z pomysłów na zmniejszenie ryzyka złych skutków interferencji RNA jest wytworzenie jednoniciowego siRNA. Ale jak moglibyśmy przezwyciężyć problem stabilności – ten irytujący nawyk komórek polegający na rozcinaniu jednoniciowego leku RNA?
Po wielu wysiłkach grupa badaczy pod kierownictwem Davida Coreya w Dallas, we współpracy z firmą ISIS Pharmaceuticals, właśnie ogłosiła, że wreszcie dokonali przełomu. Aby zobrazować poziom ekscytacji, jaką to wywołało – zostało to ogłoszone nie w jednym, ale w dwóch następujących po sobie artykułach w tym samym wydaniu prestiżowego czasopisma Cell. Nie lada osiągnięcie!
Wprowadzając pewne modyfikacje chemiczne do poprzednich prób, zespół Coreya stworzył jednoniciowe siRNA i był w stanie zapakować je w prosty roztwór soli w wodzie. Pomyślnie wstrzyknęli jednoniciowe siRNA do przestrzeni płynowych otaczających mózg u myszy będącej modelem HD i byli w stanie pokazać, że wiąże się ono z mRNA huntingtyny i zapobiega wytwarzaniu białka HD.
Wygrana-wygrana-wygrana?
Co więcej, w przeciwieństwie do leków dwuniciowego siRNA, które były testowane wcześniej, skutki jednoniciowego siRNA rozprzestrzeniały się w całym mózgu, zamiast być ograniczone do małego obszaru w pobliżu wstrzyknięcia. Przynajmniej u tych myszy jednoniciowe siRNA dało wygraną-wygraną: było stabilne i rozprzestrzeniało się dalej.
Nie poprzestając na tym, posunęli się jeszcze dalej. Poprzez niewielką modyfikację struktury ich cząsteczki, byli w stanie stworzyć jednoniciowe siRNA, które blokowało produkcję tylko zmutowanego białka HD i nie powstrzymywało wytwarzania normalnej wersji białka HD. Osiągnęli to kierując siRNA na nieprawidłowo długi odcinek 'CAG’ w genie HD.
Z jednoniciowym siRNA nie musimy się martwić o to, co może robić druga nić, a kierując się tylko na zmutowane mRNA huntingtyny, jest mniej obaw o możliwe skutki zatrzymania produkcji normalnego białka HD.
Co dalej?
Więc ta nowa metoda wygląda na bezpieczną i skuteczną w modelach myszy. Teraz musimy się upewnić, że jest bezpieczna i skuteczna w innych, większych modelach zwierzęcych, zanim w ogóle pomyślimy o przejściu do prób na ludziach. To się dzieje teraz!
Pozostałe pytania
Kilka pytań będzie musiało zostać odpowiedzianych, zanim jednoniciowa interferencja RNA będzie mogła być testowana u ludzi.
Po pierwsze, jest kilka innych genów z odcinkiem CAG. Nie wiemy jeszcze, czy wprowadzenie jednoniciowych siRNA kierujących się na te odcinki CAG może przypadkowo wyłączyć inne ważne geny.
Po drugie, problem dostarczania. Jak dotrzemy do ważnych części mózgu pacjentów z chorobą Huntingtona? Na szczęście badacze HD i innych chorób już nad tym pracują. Próba podobnego leku zrobionego z jednoniciowego DNA jest właśnie testowana w chorobie neuronu ruchowego (ALS).
W końcu, jak będziemy mierzyć i monitorować skuteczność leczenia? W modelach zwierzęcych możemy to robić, patrząc na tkankę mózgową i mierząc, ile białka huntingtyny jest wytwarzane. To jest dużo trudniejsze do zrobienia u ludzi, ale najlepsi naukowcy nad tym pracują i myślimy, że jesteśmy gotowi, żeby zacząć próby u pacjentów z chorobą Huntingtona.
Więcej potencjalnych zastosowań jednoniciowego siRNA
Ostatni podgląd innego możliwego zastosowania jednoniciowego siRNA. Badacze patrzą również na używanie go w połączeniu z badaniami komórek macierzystych. Zasadniczo pracują nad pobieraniem komórek skóry od osób z chorobą Huntingtona i przekształcaniem tych komórek skóry w neurony. Te neurony mogłyby być następnie leczone jednoniciowymi siRNA, żeby zmniejszyć poziomy szkodliwego białka HD przed przeszczepieniem ich z powrotem do mózgu.
Minie wiele lat, zanim połączenie jednoniciowego siRNA z komórkami macierzystymi pochodzącymi od pacjenta mogłoby być używane jako leczenie, ale to fajny pomysł i dobrze wiedzieć, że wszystkie drogi są eksplorowane. Tymczasem spodziewamy się, że jednoniciowe siRNA będzie postępować dość szybko w kierunku prób klinicznych.
Dowiedz się więcej
Więcej informacji o naszej polityce ujawniania informacji znajdziesz w naszym FAQ…
