Průlom mRNA by mohl umožnit vývoj personalizované léčby rakoviny a genetických defektů: polský tým vědců nominovaných na cenu European Inventor Award 2018.
- Podmínkou rozvoje plně personalizované medicíny s maximální účinností je nabídnout terapie šité na míru jednotlivým pacientům a jejich specifickým onemocněním, a to i na buněčné úrovni.
To je cíl polských vědců: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz a jejich tým.
Vyvinuli odolný, efektivnější a snadno produkovatelný konec molekuly mRNA - tzv víčko, které dává buňce pokyn k produkci specifických proteinů.
Technika navržená vědci nám umožňuje přemýšlet o lékařských řešeních, která opravují genetický informační systém těla bez přímých změn v pacientově DNA.
Za své úspěchy byli Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz a tým vědců z Varšavské univerzity nominováni na finále European European Inventor Award 2018 v kategorii „Výzkum“. Vítězové letošní ceny EPO budou vyhlášeni na slavnostním ceremoniálu, který se bude konat 7. června v Paříži.
„Koncept navržený polskými vědci by mohl rozšířit používání personalizované medicíny založené na molekulární biologii,“ řekl Benoît Battistelli, prezident EPO. „Tento vynález odráží, jak evropský lékařský výzkum pomáhá vytvářet nové koncepty léčby rakoviny a dalších smrtelných nemocí, které by mohly prospět milionům lidí.“
Osobní zkušenost, která přispěla k rozvoji personalizované medicíny
Pro Jaceka Jemielityho, který pracuje v bioorganické chemii na varšavské univerzitě, měla otázka vývoje nových metod léčby nemocí, jako je rakovina, zvláštní význam.
Zatímco jeho tým zkoumal vývoj stabilnější chemicky modifikované mRNA jako nosiče léků, jeho dcera vyvinula leukémii.
„Strávil jsem hodně času v nemocnici, kde jsem viděl mnoho dětí bojovat o život,“ říká Jemielity. „Její nemoc byla pro mou práci nesmírně důležitou motivací.“
A ačkoli se dcera vědce plně uzdravila, každý rok je diagnostikováno více než 10 milionů nových případů různých forem rakoviny.
Rakovina je ve všech jejích formách druhou hlavní příčinou úmrtí na světě. Standardní léčba jako chirurgický zákrok, radiační terapie a chemoterapie dosahují významného pokroku.
Skutečnost, že podle odhadů se u dvou z pěti lidí může během života objevit rakovina, a výsledné enormní finanční náklady a dopad na život pacientů, však učinily z výzkumu nové léčby rakoviny prioritu v medicíně.
Slibným směrem léčby je oblast personalizované medicíny, která nabízí terapie založené na DNA pacienta.
Cílem je porozumět genetické příčině nemoci, a to buď lokalizací oblastí DNA, které vedly k jejímu vývoji, nebo nalezením genetické mutace odpovědné za abnormální růst buněk typických pro rakovinu.
Nový koncept modifikace mRNA
Lidská DNA obsahuje asi 20 000 genů, které obsahují pokyny pro tvorbu proteinů, enzymů a dalších částic, které tvoří tělo.
Provádění změn v DNA je však tak nákladné, obtížné a riskantní, že dosud bylo schváleno několik genových terapií.
Většinou jsou založeny na modifikovaných retrovirech, které mohou proklouznout obrannými mechanismy buněk a zavádět nové informace přímo do buněčného jádra.
Mnohem méně invazivní přístup je zaměřit se na způsob přenosu informací zapsaných v DNA do ribozomů buňky, kde se provádějí příkazy pro produkci bílkovin zakódované v DNA.
Za přenos těchto informací jsou odpovědné molekuly označované jako messenger RNA (mRNA). Má krátkodobou povahu, takže lidské enzymy a proteiny do značné míry degradovaly jakoukoli modifikovanou externě vloženou mRNA, než sdělila zamýšlený terapeutický účinek ribozomu.
V návaznosti na výzkum, který začal o čtyři desetiletí dříve, Jemielity a jeho tým navrhli jiný přístup, zaměřený na jemné struktury na konci každé molekuly mRNA, známé jako 5 'čepička. „Struktura čepice je pro metabolismus mRNA velmi důležitá, protože bez ní se mRNA velmi rychle rozkládá a nemůže plnit své funkce. Krytka proto chrání mRNA před degradací. “
Tým vědců změnil jeden z přibližně 80 000 atomů typické molekuly mRNA nahrazením atomu kyslíku atomem síry. Byla tak vytvořena syntetická čepička mRNA.
Patentovaný vynález - zvaný Beta-S-ARCA - vedl k vytvoření stabilní mRNA, pětkrát účinnější a třikrát stabilnější v buňce než přirozeně se vyskytující molekula, což otevřelo cestu pro vývoj terapií založených na mRNA.
Z laboratoře na trh
Po zahájení evropského patentového procesu v roce 2008 tým vytvořil partnerství s BioNTech z univerzity v Mohuči (Německo), která se specializuje na genové terapie.
Počáteční klinické studie využívající čepičky mRNA vyvinuté týmem UW začaly o dva roky později. V roce 2013 společnost BioNTech udělila licenci na stabilní technologii mRNA nejdůležitějším farmaceutickým společnostem, včetně francouzského Sanofi S.A. a Genetech Inc.
V červenci 2017 společnost BioNTech zveřejnila slibné výsledky prvních pokusů na lidech s personalizovanou vakcínou proti rakovině na bázi mRNA pomocí čepiček vyvinutých společností Jemielity a jeho týmem.
Osm z 13 účastníků studie, kteří měli regresivní recidivy melanomu, nemělo během 23 měsíců studie žádné rakovinné buňky.
Naproti tomu jeden z dalších pěti lidí, u kterých se vyvinuly nové nádory, vykazoval zmenšení nádoru.
Studovaná vakcína, která může být také uzpůsobena k léčbě jiných typů rakoviny, je založena na sekvenování nádorové DNA pacienta a jejím porovnání s DNA normální tkáně.
Po identifikaci mutace se do těla pacienta vstřikuje uměle pozměněná mRNA, což umožňuje imunitnímu systému detekovat a zničit rakovinné buňky.
BionTech plánuje tuto technologii otestovat ve spojení s protinádorovým lékem s názvem Tecentriq.
Výzkumný tým
Již v 80. letech byli zaměstnanci Varšavské univerzity daleko před svými kolegy zabývajícími se stabilizací mRNA, dlouho předtím, než byla považována za strukturální prvek, který by mohl být potenciálně použit při záchranných terapiích.
Edward Darżynkiewicz, zkušený člen týmu, získal magisterský titul v roce 1970 a obhájil disertační práci z organické chemie na varšavské univerzitě v roce 1976 a od roku 2009 působil na varšavské univerzitě jako profesor fyziky.
Je vedoucím laboratoře genové exprese na katedře fyziky Varšavské univerzity a Interdisciplinární laboratoře molekulární biologie a biofyziky v Centru nových technologií na Varšavské univerzitě.
V roce 2015 mu byla udělena medaile Leon Marchlewski za mimořádné úspěchy v biochemii a biofyzice. Je spoluautorem 208 vědeckých publikací, tří evropských patentů a jednoho amerického patentu.
Jacek Jemielity také od roku 2013 pracuje v Centru nových technologií na Varšavské univerzitě jako profesor organické chemie a v současné době zde působí jako vedoucí laboratoře organické chemie.
Je autorem tří evropských patentů a téměř 100 vědeckých publikací. Za své vědecké úspěchy získal Cenu rektora Varšavské univerzity a Cenu Fakulty fyziky Varšavské univerzity.
Joanna Kowalska je od roku 2011 odbornou asistentkou na Fyzikální fakultě Katedry biofyziky Varšavské univerzity. V současné době je také projektovým manažerem.
Paní Joanna je autorkou více než 50 vědeckých prací a tří evropských patentů. Získala Cenu rektora Varšavské univerzity ve Varšavě, Cenu fakulty fyziky Varšavy a Cenu prof. Pieńkowski.
V roce 2018 byly Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz a jejich tým oceněny také za jejich vynálezy Ekonomickou cenou polského prezidenta v kategorii „Výzkum a vývoj“.
