Представьте, что мы сможем заставить организм самостоятельно вырабатывать необходимые ему лекарства! Генная технология под названием мРНК-терапия может сыграть огромную роль в лечении многих заболеваний. Норвежские ученые пытаются с ее помощью разработать лекарство от одного из самых распространенных видов рака — рака молочной железы.
«Хотя мы начали лишь в октябре 2019 года, у нас, можно сказать, готов прототип, который мы скоро начнем тестировать на животных», — рассказывает исследователь Свен Эвен Боргос (Sven Even Borgos).
Он возглавляет направление, которым в рамках Европейского проекта по разработке лечения против такого опасного вида рака, как тройная негативная опухоль молочной железы, занимается норвежское Агентство промышленных и технических исследований SINTEF. Проект EXPERT получил в свое распоряжение целых 150 миллионов крон, а также ученых из 11 стран.
Центральную роль в исследованиях играет матричная рибонуклеиновая кислота, или мРНК.
Матричную РНК называют копией функциональных отрезков ДНК. Клетки организма используют ее как инструкцию для изготовления белков.
Сейчас ученые разрабатывают лекарство, основанное на мРНК. Идея заключается в том, чтобы дать телу искусственно созданную инструкцию, чтобы оно само смогло производить важные белки, нехватка которых вызывает заболевание.
Объект генной терапии — собственные белки организма
Насколько важны гены для производства белков, можно увидеть на примере гемофилии. У тех, кто страдает от нее, отсутствует один из генов, отвечающих за производство белков, благодаря которым свертывается кровь.
«Многие, наверное, помнят дебаты 2018 года по поводу очень дорогого лекарства «Спинраза», которое эффективно помогает некоторым пациентам со спинальной мышечной атрофией. Это заболевание медленно, но верно разрушает мышцы человека. А действие «Спинразы» основано как раз на родственной технологии«.
По его словам, это свидетельствует, насколько важно государственное финансирование подобных медицинских разработок. Лекарства, профинансированные обществом, становятся доступными этому обществу.
А именно это и является целью проекта EXPERT и ученых, занимающихся разработкой лекарства против рака груди на основе мРНК.
Влияет на клетки-посредники
Но как мРНК работает в качестве лекарства?
«Лекарства на основе мРНК настолько эффективны, поскольку они работают так же, как наши гены. Ген содержит некие коды, которые сообщают организму, какие белки производить, и эти инструкции должны пройти через мРНК», — объясняет Боргос, физик, имеющий также докторскую степень по молекулярной генетике.
Белки же в свою очередь отвечают в том числе за обмен питательных веществ, разрушение вредных веществ и обновление клеток организма.
Таким образом, благодаря новому методу организм будет производить именно тот белок, информацию о котором ему сообщит мРНК.
Чтобы создать синтетический отрезок мРНК, у ученых должна быть сама ДНК, с которой можно сделать функциональную копию. Также нужен энзим, который сможет прочитать код ДНК и построить копию.
«Это один из важнейших процессов для любых видов жизни», — говорит ученый.
Однако на этот раз все происходит в пробирке. Реакционную смесь очищают с помощью специальной техники промывания, благодаря которой генные компоненты отделяются друг от друга. Это позволяет выбрать именно ту часть, которая затем активизируется.
Не дает побочных эффектов
Белки, которые будут работать как лекарство, естественным образом адаптируются под пациента, в отличие от медикаментов, производимых промышленным способом.
Матричная РНК состоит из четырех компонентов, которые сокращенно называют A, U, C и G. Их порядок считывается клетками, как буквы в рецепте. Если «рецепт» мРНК организмом не читается, то он и влияния никакого не окажет, а значит, побочных эффектов не будет. В противном случае тело произведет именно тот белок, который требуется, — только его и в правильном месте.
«Для производства лекарств и вакцин это открывает просто фантастические возможности», — говорит исследователь.
Нуждается в защите
Однако мРНК — очень хрупкая конструкция. Если она собьется с пути, например, попав в кровоток, то организм сам ее разрушит. Поэтому ученые разработали для этого ценного компонента своего рода контейнер: его заворачивают в наночастицы, которые обычно состоят из жиров, например, холестерина.
В этом жировом «спальном мешке» из наночастиц мРНК выживает у нас в крови.
Путешествуя по организму, она находит путь в клетки. Там у жира тоже есть особая функция: благодаря холестерину клетки легче впускают в себя наночастицы. Клетка окружает «упаковку» с лекарством своей мембраной, высвобождает мРНК и начинает производить нужный белок.
Печень становится фармацевтической фабрикой
«Однако трудно направить наночастицы сразу в нужные клетки. Очень часто они попадают в печень», — рассказывает Боргос.
По его словам, печень работает как ремонтная станция, которая поглощает все, чего не должно быть в крови. Но и белки она тоже может производить. Если печень активно забирает содержащие мРНК наночастицы, она начинает производить очень много того белка, который нужен организму, и отправлять его в кровь. Таким образом печень становится своего рода фармацевтической фабрикой тела.
И тогда очень важно, чтобы защитный жировой контейнер сработал оптимально. Именно его качество и тестирует сейчас норвежская команда SINTEF. У ее ученых уже есть многолетний опыт тестирования медицинских наночастиц.
Множество способов использования
Использовать мРНК как лекарство можно множеством разных способов. Кроме того, что она активизирует собственный иммунитет организма для борьбы с раком, она также очень хорошо работает как вакцина против генетических заболеваний.
Ученые проекта EXPERT также рассматривают возможность использовать такое лекарство для лечения инфаркта.
Растворы наночастиц, предназначенных для доставки лекарства в нужное место, удобны тем, что компонент мРНК можно легко заменить, не меняя при этом существенно остальной состав смеси, — и это не повлияет на ее распространение в организме. Это значит, что когда появятся новые сведения о болезни, путь к эффективному лекарству будет коротким.
«Лекарство на основе мРНК можно даже ввести прямо в спинной мозг, чтобы оно попало в головной. Таким образом оно преодолеет гематоэнцефалический барьер. Эта почти непроницаемая преграда защищает головной мозг, но при этом и сильно затрудняет лечение его заболеваний», — объясняет ученый.
