Onderzoekers van de Chalmers University of Technology, Zweden, zijn erin geslaagd een methode te ontwikkelen om mRNA-moleculen te labelen, en daarbij volgen, live, hun weg door cellen, met behulp van een microscoop - zonder hun eigenschappen of daaropvolgende activiteit te beïnvloeden. De doorbraak kan van groot belang zijn bij het faciliteren van de ontwikkeling van nieuwe op RNA gebaseerde medicijnen.

Op RNA gebaseerde therapieën bieden een reeks nieuwe mogelijkheden om te voorkomen, ziekten te behandelen en mogelijk te genezen. Maar momenteel, de afgifte van RNA-therapeutica in de cel is inefficiënt. Om nieuwe therapieën hun potentieel te laten vervullen, de bezorgmethoden moeten worden geoptimaliseerd. Nutsvoorzieningen, een nieuwe methode, onlangs gepresenteerd in de hoog aangeschreven Tijdschrift van de American Chemical Society , kan een belangrijk stukje van de puzzel zijn om deze uitdagingen het hoofd te bieden en de ontwikkeling een grote stap voorwaarts te zetten.

"Aangezien onze methode kan helpen bij het oplossen van een van de grootste problemen voor de ontdekking en ontwikkeling van geneesmiddelen, we zien dat dit onderzoek een paradigmaverschuiving kan vergemakkelijken van traditionele medicijnen naar op RNA gebaseerde therapieën, " zegt Marcus Wilhelmsson, Professor bij de afdeling Chemie en Chemische Technologie aan de Chalmers University of Technology, en een van de hoofdauteurs van het artikel.

MRNA fluorescerend maken zonder de natuurlijke activiteit ervan aan te tasten

Het onderzoek achter de methode is gedaan in samenwerking met chemici en biologen van Chalmers en het biofarmaceutische bedrijf AstraZeneca, via hun gezamenlijke onderzoekscentrum, FormulaEx, evenals een onderzoeksgroep aan het Pasteur Instituut, Parijs.

De methode omvat het vervangen van een van de bouwstenen van RNA door een fluorescerende variant, die, afgezien van dat kenmerk, behoudt de natuurlijke eigenschappen van de originele basis. De fluorescerende units zijn ontwikkeld met behulp van een speciale chemie, en de onderzoekers hebben aangetoond dat het vervolgens kan worden gebruikt om boodschapper-RNA (mRNA) te produceren, zonder het vermogen van het mRNA om met natuurlijke snelheid in een eiwit te worden vertaald, aan te tasten. Dit is een doorbraak die nog nooit eerder met succes is gedaan. De fluorescentie stelt de onderzoekers bovendien in staat om functionele mRNA-moleculen in realtime te volgen, zien hoe ze met behulp van een microscoop in cellen worden opgenomen.

Een uitdaging bij het werken met mRNA is dat de moleculen erg groot en geladen zijn, maar tegelijkertijd kwetsbaar. Ze kunnen niet rechtstreeks in de cellen komen en moeten daarom worden verpakt. De methode die tot nu toe het meest succesvol is gebleken, maakt gebruik van zeer kleine druppeltjes die bekend staan ​​​​als lipidenanodeeltjes om het mRNA in te kapselen. Er is nog steeds een grote behoefte om nieuwe en efficiëntere lipidenanodeeltjes te ontwikkelen, iets waar de Chalmers-onderzoekers ook aan werken. Om dat te kunnen doen, het is noodzakelijk om te begrijpen hoe mRNA in cellen wordt opgenomen. Het vermogen om te monitoren, live, hoe de lipide nanodeeltjes en mRNA door de cel worden verdeeld is daarom een ​​belangrijk hulpmiddel.

"Het grote voordeel van deze methode is dat we nu gemakkelijk kunnen zien waar in de cel het afgeleverde mRNA gaat, en in welke cellen het eiwit wordt gevormd, zonder het natuurlijke eiwitvertalende vermogen van RNA te verliezen, " zegt Elin Esbjörner, Universitair hoofddocent bij de afdeling Biologie en Biotechnologie en de tweede hoofdauteur van het artikel.

Cruciale informatie voor het optimaliseren van de ontdekking van geneesmiddelen

Onderzoekers op dit gebied kunnen de methode gebruiken om meer kennis te krijgen van hoe het opnameproces werkt, waardoor het ontdekkingsproces van nieuwe geneesmiddelen wordt versneld en gestroomlijnd. De nieuwe methode biedt nauwkeurigere en gedetailleerdere kennis dan de huidige methoden om RNA onder een microscoop te bestuderen.

"Tot nu, het was niet mogelijk om de natuurlijke snelheid en efficiëntie te meten waarmee RNA in de cel werkt. Dit betekent dat u de verkeerde antwoorden krijgt op de vragen die u stelt wanneer u probeert een nieuw medicijn te ontwikkelen. Bijvoorbeeld, als je een antwoord wilt op het tempo waarin een proces plaatsvindt, en je methode geeft je een antwoord dat een vijfde van het juiste is, het ontdekken van medicijnen wordt moeilijk, ", legt Marcus Wilhelmsson uit.

Toen de onderzoekers zich realiseerden wat voor verschil hun methode zou kunnen maken en hoe belangrijk de nieuwe kennis is voor het veld, ze maakten hun resultaten zo snel mogelijk beschikbaar. Onlangs, de Koninklijke Zweedse Academie voor Ingenieurswetenschappen (IVA) nam het project op in haar jaarlijkse 100-lijst en benadrukte ook dat het bijzonder belangrijk is voor het vergroten van de maatschappelijke veerkracht tegen crises. Om een ​​nuttige commercialisering van de methode te garanderen, de onderzoekers hebben een octrooiaanvraag ingediend en plannen een spin-off bedrijf, met de steun van de business incubator Chalmers Ventures en het Chalmers Innovation Office.