Dzięki nowej technice szczepionki mRNA przeciwko ogniskom chorób można zsyntetyzować w krótszym czasie

W erze, w której epidemie wirusowe mogą z zastraszającą szybkością przerodzić się w globalne pandemie, zdolność szybkiego opracowania nowych szczepionek stała się kluczowa. Jednakże szybkość produkcji szczepionki jest ograniczona, ponieważ zastosowany w niej mRNA jest częściowo syntetyzowany chemicznie, a częściowo przy użyciu enzymów, co jest procesem stosunkowo powolnym.

Zespół naukowców z Uniwersytetu Nagoya w Japonii z powodzeniem opracował innowacyjną technologię syntezy zdolną do wytwarzania w pełni chemicznie syntetyzowanego mRNA o wysokiej czystości, eliminując wolniejsze reakcje enzymatyczne.

Postęp ten stanowi podstawę do szybszego reagowania na epidemie wirusowe i pojawiające się choroby, co, miejmy nadzieję, doprowadzi do złagodzenia przyszłych infekcji na wstępnym etapie. Ich wyniki opublikowano w czasopiśmie Badania kwasów nukleinowych.

Biorąc pod uwagę jego znaczącą rolę w zwalczaniu pandemii Covid-19, mRNA jest obecnie powszechnie uznawany za swój potencjał w zakresie zapobiegania chorobom zakaźnym. Eksperci przewidują, że w przyszłości technologia mRNA znajdzie zastosowanie w leczeniu zaburzeń genetycznych i nowo pojawiających się chorób. Jednakże wytwarzanie mRNA pozostaje wyzwaniem ze względu na obawy dotyczące czystości i szybkości produkcji.

Problemom tym można zaradzić, stosując w pełni chemicznie syntetyzowany mRNA. Według Masahito Inagaki: „Jedną z najważniejszych zalet w pełni chemicznie zsyntetyzowanego mRNA jest jego zdolność do ominięcia złożonych i czasochłonnych reakcji enzymatycznych typowo wymaganych przy produkcji mRNA. Metoda opierająca się wyłącznie na reakcjach chemicznych znacznie skróciłaby produkcję proces.”

Zapewnia również korzyści osobom, które mają silną odpowiedź immunologiczną na szczepionki. mRNA powstały z 5′-monofosforylowanego RNA jest podatny na zanieczyszczenie niekompletnymi fragmentami RNA, co powoduje silną reakcję immunologiczną. Ta odpowiedź immunologiczna zwiększa ryzyko wystąpienia działań niepożądanych, zwłaszcza zapalenia. Jednakże istniejące technologie oczyszczania mają trudności z usunięciem tych zanieczyszczeń, co ogranicza ich potencjał.

Aby rozwiązać te problemy, profesor Hiroshi Abe, doktorant Mami Ototake i adiunkt Inagaki opracowali nowy odczynnik do fosforylacji z grupą nitrobenzylową, który służy jako hydrofobowy znacznik oczyszczania.

Inagaki wyjaśnił: „Grupy nitrobenzylowe mają wysoką hydrofobowość, dlatego też, gdy grupa nitrobenzylowa zostanie wprowadzona do cząsteczki RNA, mRNA staje się bardziej hydrofobowe. Ponieważ zanieczyszczony RNA nie zawiera grup nitrobenzylowych, można go łatwo oddzielić od docelowego RNA zawierającego grupy nitrobenzylowe, stosując metodę odwrotną wysokosprawna chromatografia cieczowa jednofazowa.

„To podejście pozwala uzyskać czysty RNA, wolny od niespójności długości i zanieczyszczeń typowo kojarzonych z metodami syntezy opartymi na transkrypcji”.

Oprócz całkowitej syntezy chemicznej mRNA, przy użyciu tej samej metody zespół stworzył także czysty, okrągły mRNA. Okrągłe mRNA są wyjątkowe, ponieważ brakuje im struktur końcowych, co czyni je odpornymi na degradację przez enzymy rozkładające kwasy nukleinowe w organizmie, co skutkuje długotrwałym efektem leczniczym.

Przełom w produkcji mRNA ma istotne implikacje dla przyszłości terapii medycznych. „Ta innowacja toruje drogę do wysoce wydajnej produkcji w pełni chemicznie syntetyzowanego mRNA i kolistego mRNA, które mogą zrewolucjonizować odkrywanie leków RNA i poszerzyć zakres terapii opartych na mRNA” – powiedział Abe.

Szybsza i czystsza produkcja szczepionek powinna skrócić czas reakcji na przyszłe zagrożenia zakaźne. Zespół ma nadzieję w przyszłości wykorzystać te wyniki również do opracowania nowych szczepionek mRNA przeciwko antygenom nowotworowym i chorobom genetycznym.