En ny metode til enzymatisk syntese af potentielle RNA-terapeutika

Et team af forskere ved IOCB Prag ledet af prof. Michal Hocek har udviklet en ny metode til fremstilling af ribonukleinsyre (RNA) indeholdende modificerede baser. Innovativ brug af manipulerede DNA-polymeraser, enzymer, der almindeligvis anvendes til syntese af DNA, førte til udviklingen af ​​en generel metode til syntese af RNA modificeret kun på udvalgte steder eller endda RNA indeholdende forskellige modifikationer på alle nukleotidbyggesten.

Dette åbner døren til anvendelser inden for kemisk biologi og i et længere perspektiv i terapien af ​​hidtil uhelbredelige sygdomme. Artiklen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications .

Forskerne brugte to kunstigt modificerede DNA-polymeraser, der vides at være i stand til at syntetisere RNA. I naturen syntetiserer DNA-polymeraser kun DNA, mens RNA-polymeraser producerer RNA. Hoceks team har udviklet en procedure til fremstilling af modificeret RNA med betydelige fordele i forhold til den almindeligt tilgængelige metode, in vitro-transkription med viral T7 RNA-polymerase, som f.eks. bruges til fremstilling af velkendte mRNA-vacciner.

Modificerede DNA-polymeraser kan inkorporere praktisk talt enhver modifikation i enhver RNA-sekvens, selv kun på udvalgte specifikke steder, præcis hvor den givne modifikation er påkrævet. Den almindeligt anvendte T7 RNA-polymerase kan kun inkorporere den modificerede base i alle positioner i RNA'et, men ikke på én præcist udpeget placering. Derfor, hvis RNA'et kræver stedspecifik modifikation, mislykkes den klassiske in vitro-transskription, og en anden metode er nødvendig.

Og det er præcis, hvad teamet hos IOCB har udviklet, en metode, der i mange henseender kan sammenlignes med den almindeligt anvendte in vitro-transskription, samtidig med at den eliminerer de fleste af dens faldgruber og tilbyder helt nye muligheder. Nu kan forskellige specifikke RNA-prober forberedes til studiet af RNA-biologi, som i øjeblikket er et meget varmt emne. På længere sigt er der imidlertid store løfter for terapeutiske anvendelser, især for mRNA-terapi.

Forskerne valgte to specifikke positioner i mRNA til modifikationer og fandt ud af, at de førte til en betydelig stigning i produktionen af ​​visse proteiner. Dette er fremragende nyheder for udviklingen af ​​potentielle mRNA-lægemidler. Hvis mRNA modificeret på denne måde kunne indføres i celler, ville det være muligt at udløse produktionen af ​​et protein, som kroppen mangler, eller som er defekt.

"Vores metode kan føre til udvikling af terapeutiske midler til behandling af mange sygdomme, herunder kræft og nogle genetiske sygdomme forårsaget af et defekt eller manglende protein. Det giver mulighed for at erstatte et manglende eller dårligt fungerende protein," siger Hocek. "RNA-terapi er en kraftfuld teknologi, og den kan dukke op som en af ​​hovedretningerne for lægemiddeludvikling inden for de næste ti år."

Udfordringen er, hvordan man sikrer, at der er den helt rigtige mængde protein – ikke knap og heller ikke overdreven – på det helt rigtige tidspunkt. I de fleste tilfælde, hvis der er for meget af visse proteiner, er de skadelige for kroppen. Det er derfor, mRNA naturligt nedbrydes hurtigt i cellen, og hele processen er meget fint reguleret af kroppen.

Ifølge Hocek vil deres metode ikke erstatte den klassiske in vitro-transskription. Men hvis der er behov for, at specifikke modifikationer kun finder sted på udvalgte RNA-steder, vil fordelen ligge i den nye metode fra IOCB Prag.

Flere oplysninger: Mária Brunderová et al., Hensigtsmæssig produktion af stedsspecifikt nukleobasemærket eller hypermodificeret RNA med konstruerede termofile DNA-polymeraser, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47444-9

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Institute of Organic Chemistry and Biochemistry i CAS