Penembusan mRNA dapat memungkinkan pengembangan rawatan khusus untuk barah dan kecacatan genetik: pasukan saintis Poland yang dicalonkan untuk Anugerah Penemu Eropah 2018
- Prasyarat untuk ubat yang dipersonalisasi sepenuhnya dengan keberkesanan maksimum adalah menawarkan terapi yang disesuaikan untuk setiap pesakit dan penyakit spesifik mereka, juga pada tingkat sel.
Inilah matlamat saintis Poland: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz dan pasukan mereka.
Mereka telah menghasilkan hujung molekul mRNA yang tahan lama, lebih berkesan dan senang dihasilkan - yang disebut cap, yang memerintahkan sel untuk menghasilkan protein tertentu.
Teknik yang dicadangkan oleh para saintis membolehkan kita memikirkan penyelesaian perubatan yang membetulkan sistem maklumat genetik badan tanpa membuat perubahan langsung pada DNA pesakit.
Atas pencapaian mereka, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz dan sekumpulan saintis dari University of Warsaw dicalonkan untuk final Anugerah Pencipta Eropah 2018 dalam kategori "Penyelidikan". Pemenang anugerah EPO tahun ini akan diumumkan pada satu majlis yang akan berlangsung pada 7 Jun di Paris.
"Konsep yang diusulkan oleh saintis Poland dapat memperluas penggunaan ubat yang diperibadikan berdasarkan biologi molekul," kata Benoît Battistelli, presiden EPO. "Penemuan ini mencerminkan bagaimana penyelidikan perubatan Eropah membantu mewujudkan konsep baru untuk rawatan barah dan penyakit mematikan lain yang berpotensi memberi manfaat kepada berjuta-juta orang."
Pengalaman peribadi yang menyumbang kepada pengembangan perubatan peribadi
Bagi Jacek Jemielity, yang bekerja dalam kimia bioorganik di University of Warsaw, isu mengembangkan kaedah baru untuk merawat penyakit seperti barah sangat penting.
Semasa pasukannya meneliti perkembangan mRNA yang lebih stabil dan diubah secara kimia sebagai pembawa ubat, anak perempuannya menghidap leukemia.
"Saya menghabiskan banyak masa di hospital, di mana saya melihat banyak kanak-kanak berjuang untuk hidup mereka," kata Jemielity. "Penyakitnya adalah motivasi yang sangat penting untuk pekerjaan saya."
Walaupun anak perempuan saintis telah pulih sepenuhnya, lebih daripada 10 juta kes baru dari pelbagai bentuk barah didiagnosis setiap tahun.
Kanser, dalam semua bentuknya, adalah penyebab utama kematian kedua di dunia. Rawatan standard seperti pembedahan, terapi radiasi, dan kemoterapi membuat kemajuan yang ketara.
Namun, kenyataan bahawa, menurut perkiraan, dua dari lima orang dapat menghidap barah sepanjang hidup mereka, dan akibatnya biaya dan dampak kewangan yang besar terhadap kehidupan pesakit, telah menjadikan penyelidikan konsep baru dalam rawatan barah sebagai keutamaan perubatan.
Arah rawatan yang menjanjikan adalah bidang perubatan khusus, yang menawarkan terapi berdasarkan DNA pesakit.
Tujuannya adalah untuk memahami penyebab genetik penyakit ini, sama ada dengan mencari kawasan DNA yang menyebabkannya berkembang, atau dengan mencari mutasi genetik yang bertanggungjawab untuk pertumbuhan sel yang tidak normal seperti barah.
Konsep baru pengubahsuaian mRNA
DNA manusia mengandungi kira-kira 20,000 gen yang mengandungi arahan untuk membuat protein, enzim dan zarah-zarah lain yang membentuk tubuh.
Walau bagaimanapun, membuat perubahan pada DNA sangat mahal, sukar dan berisiko sehingga beberapa terapi gen telah diluluskan hingga kini.
Mereka kebanyakan berdasarkan retrovirus yang diubah suai yang dapat melewati mekanisme pertahanan sel dan memperkenalkan maklumat baru secara langsung ke dalam inti sel.
Pendekatan yang jauh lebih tidak invasif adalah dengan memusatkan perhatian pada cara informasi yang ditulis dalam DNA dipindahkan ke ribosom sel, di mana perintah pengeluaran protein yang dikodkan dalam DNA dilakukan.
Molekul yang disebut sebagai messenger RNA (mRNA) bertanggungjawab untuk menyebarkan maklumat ini. Ia bersifat jangka pendek, jadi enzim dan protein manusia secara amnya menurunkan mRNA yang dimasukkan secara luaran yang dimodifikasi sebelum menyampaikan kesan terapi yang dimaksudkan ke ribosom.
Berdasarkan kajian yang dimulakan empat dekad sebelumnya, Jemielity dan pasukannya mengusulkan pendekatan yang berbeza, dengan fokus pada struktur halus pada akhir setiap molekul mRNA, yang dikenal sebagai topi 5 '. "Struktur penutup sangat penting untuk metabolisme mRNA, kerana tanpanya, mRNA terurai dengan cepat dan tidak dapat menjalankan fungsinya. Oleh itu, penutup melindungi mRNA dari kemerosotan. '
Pasukan penyelidik mengubah satu daripada kira-kira 80.000 atom molekul mRNA khas dengan menggantikan atom oksigen dengan atom sulfur. Oleh itu, penutup mRNA sintetik dibuat.
Penemuan yang dipatenkan - disebut Beta-S-ARCA - membawa kepada penciptaan mRNA yang stabil, lima kali lebih berkesan dan tiga kali lebih stabil dalam sel daripada molekul yang berlaku secara semula jadi, membuka jalan untuk pengembangan terapi berasaskan mRNA.
Dari makmal ke pasar
Setelah bermulanya proses paten Eropah pada tahun 2008, pasukan ini menjalin kerjasama dengan BioNTech dari University of Mainz (Jerman), yang pakar dalam terapi gen.
Ujian klinikal awal menggunakan topi mRNA yang dikembangkan oleh pasukan UW bermula dua tahun kemudian. Pada tahun 2013, BioNTech melesenkan teknologi mRNA yang stabil kepada syarikat farmaseutikal yang paling penting, termasuk Sanofi S.A. Perancis. dan Genetech Inc.
Pada bulan Julai 2017, BioNTech menerbitkan hasil yang menjanjikan dari percubaan manusia pertama mengenai vaksin anti-kanser berasaskan mRNA yang diperibadikan menggunakan topi yang dikembangkan oleh Jemielity dan pasukannya.
Lapan daripada 13 peserta kajian yang mengalami melanoma regresif tidak mempunyai sel barah selama 23 bulan kajian.
Sebaliknya, salah satu daripada lima orang lain yang mengembangkan tumor baru menunjukkan penyusutan tumor.
Vaksin kajian, yang mungkin juga disesuaikan untuk mengobati jenis kanser lain, didasarkan pada urutan DNA tumor pesakit dan membandingkannya dengan tisu normal.
Setelah mutasi dikenal pasti, mRNA yang diubah secara artifisial disuntikkan ke dalam tubuh pesakit, memungkinkan sistem kekebalan tubuh mengesan dan memusnahkan sel-sel barah.
BionTech merancang untuk menguji teknologi ini bersama dengan ubat anti-barah yang disebut Tecentriq.
Pasukan penyelidik
Sudah pada tahun 1980-an, pekerja University of Warsaw berada jauh di hadapan rakan-rakan mereka yang berurusan dengan penstabilan mRNA, jauh sebelum dianggap sebagai elemen struktur yang berpotensi digunakan dalam terapi menyelamatkan nyawa.
Edward Darżynkiewicz, ahli pasukan yang berpengalaman, memperoleh ijazah sarjana pada tahun 1970 dan mempertahankan tesis kedoktorannya dalam kimia organik di University of Warsaw pada tahun 1976, dan dari tahun 2009 dia bekerja di University of Warsaw sebagai profesor fizik penuh.
Dia adalah ketua Makmal Ekspresi Gene di Jabatan Fizik di University of Warsaw dan Makmal Interdisipliner Biologi Molekul dan Biofizik di Pusat Teknologi Baru di University of Warsaw.
Pada tahun 2015, dia dianugerahkan Pingat Leon Marchlewski untuk pencapaian luar biasa dalam biokimia dan biofizik. Dia adalah pengarang bersama 208 penerbitan ilmiah, tiga paten Eropah dan satu paten AS.
Jacek Jemielity juga pernah bekerja di Pusat Teknologi Baru di University of Warsaw sebagai profesor kimia organik sejak 2013 dan kini bertugas sebagai ketua Makmal Kimia Organik di sana.
Dia adalah pengarang tiga paten Eropah dan hampir 100 penerbitan ilmiah. Atas pencapaian ilmiahnya, dia mendapat Anugerah Rektor Universiti Warsaw dan Anugerah Fakulti Fizik Universiti Warsaw.
Joanna Kowalska telah menjadi penolong profesor di Fakulti Fizik, Jabatan Biofizik, Universiti Warsaw sejak 2011. Pada masa ini, dia juga merupakan pengurus projek.
Joanna adalah pengarang lebih daripada 50 makalah ilmiah dan tiga paten Eropah. Dia menerima Anugerah Ijazah Kedua Rektor Universiti Warsaw, Anugerah Fakulti Fizik Universiti Warsaw dan Anugerah Prof. Pieńkowski.
Pada tahun 2018, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz dan pasukan mereka juga diberi penghormatan atas penemuan mereka dengan Anugerah Ekonomi Presiden Poland dalam kategori "Penyelidikan dan Pembangunan".
