►mRNA-tabanlı terapinin-geleceği ve zorlukları
Hiç şüphe yok ki mRNA teknolojisinin gelecekte sürekli ilerlemesi, kanser immünoterapisi ve enfeksiyon hastalıkları aşıları başta olmak üzere daha fazla alanda yaygın olarak kullanılmasına olanak sağlayacaktır. Örneğin mRNA-tabanlı pluripotent kök hücre indüksiyonu, mRNA nükleaz- destekli tasarım ve protein dağıtım teknolojileri ilaç geliştirmede kullanılmaya başlandı. Önümüzdeki birkaç yıl içinde, mRNA teknolojisinden türetilen yeni tedaviler hızlı bir gelişme kaydedecektir; örneğin (1) T yardımcı ve Treg hücrelerinin neden olduğu alerjik reaksiyonları düzenlemek için düzenlenmiş plazmid DNA ve mRNA'yı kullanan alerji tolerans terapisi; (2) kanser immünoterapisi: otonom bağışıklık sistemini geliştirmek veya değiştirmek, kanser hücrelerini daha iyi keşfetmesini ve onlara saldırmasını sağlamak veya bağışıklıkla ilgili genleri düzenlemek için mikroRNA ve mRNA'yı kullanmak, böylece kanser hücreleriyle savaşmak için bağışıklık tepkilerini aktive etmek; (3) genom mühendisliği terapisi veya gen terapisi; normal genlerin nakledilmesi veya eksik veya kusurlu genlerin değiştirilmesi için nükleik asit genom dizilerinin etkili ve doğru bir şekilde düzenlenmesi, böylece genetik hastalıkların düzeltilmesi veya aktif olmayan faydalı mekanizmaların veya yolakların desteklenmesi ve onlara genetik hastalıkları tedavi etme potansiyeli verilmesi dahil; (4) protein replasman tedavisi: mRNA ilaçlarının gen terapisine, özellikle de protein ikamelerine etkili bir alternatif sağladığı düşünülmektedir çünkü bunlar genom entegrasyonu riskini ortadan kaldırır ve güçlü geçici ekspresyon sağlar.
Son zamanlarda ortaya çıkan gen düzenleme sisteminin-CRISPR/Cas genom düzenlemesinin uygulandığını belirtmekte fayda var. CRISPR/Cas gen düzenlemesi, sistem geliştirme ve evrim araştırmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak son yıllarda bilim insanları, orijinal prokaryotik ifadesindeki CRISPR'ın kalıtsal ve adaptif bağışıklık özelliklerine dayanarak, bulaşıcı hastalıkları tedavi etmek için prokaryotlardan elde edilen Cas proteinlerini kullandılar. Bu proteinler zararlıdır ancak insan vücuduna girdiklerinde bağışıklık tepkisine neden olacak ve spesifik antikorlar üreteceklerdir. Ek olarak, CRISPR/Cas teknolojisi aynı zamanda tümör hücresi moleküler biyolojisi araştırmalarına da entegre edilir; genomu hızlı ve doğru bir şekilde düzenlemek, tümörle ilgili genleri incelemek için gen mutasyonları oluşturmak veya tümör tedavisi araştırmaları için genleri devre dışı bırakmak- amacıyla kullanılır.
Ek olarak mRNA-tabanlı kombinasyon terapisi, yavaş yavaş kötü huylu tümörlerin tedavisine yönelik bir yöntem haline geldi. Daha önce de belirtildiği gibi, geleneksel aşılar viral enfeksiyonların tekrarlanan hızlı mutasyonlarını önlemek için ideal görünmüyor. Önleyici veya tedavi edici aşılar geliştirmek için mRNA aşılarını kullanmak, yeni Coronavirüs-19 salgınını kontrol altına almanın en etkili yoludur. mRNA teknolojisi kullanılarak geliştirilen aşılar, üretimdeki avantajlarının yanı sıra güvenliklerini ve önleyici veya tedavi edici etkilerini klinik araştırmalara da yansıtıyor. Önümüzdeki on yıl içinde, kendi kendini-güçlendiren veya kopyalayan RNA aşıları ve kopyalanmayan mRNA aşıları daha yaygın olarak kullanılacaktır.
Bulaşıcı hastalıklara yönelik mRNA aşılarının aktif olarak araştırılmasına ek olarak, mRNA'nın tümörlere yönelik yeni ortaya çıkan tedavilerde kullanılması da önümüzdeki on yıl içinde kilometre taşı niteliğinde bir gelişmeye ulaşacaktır. İn vitro transkripsiyon mRNA tedavisinin gelişiminin hala erken aşamada olduğunu vurgulamakta fayda var. Klinik tedavi için kullanılabilecek büyük miktarda sentetik mRNA'nın nasıl elde edileceği hala bir zorluktur. Hücre dışı reaksiyonlarla ilgili sorunların da çözülmesi gerekmektedir. Etkili dağıtım yöntemlerinin sürekli olarak iyileştirilmesi gerekmektedir. Aşı, çeşitli enzim bozulmalarından korunur veya hücre bariyerini geçerken ilacın bozunmasını önler.
Bu zorlukların üstesinden gelmek için, hastalardan alınan otolog T hücrelerini veya dendritik hücreleri yeniden-düzenlemek ve nakletmek için in vitro mRNA teknolojisinin kullanılması ve mRNA aşılarının sağlanmasına yönelik yöntemlerin sürekli olarak iyileştirilmesi de dahil. Şu anda biyofarmasötik ve teknoloji endüstrileri aşağıdaki sorunları çözmeye çalışmak için kaynaklara yatırım yapıyor:
Kararlılıkla-ilgili sorunlar
Daha önce de belirtildiği gibi, mRNA molekülleri ortalama 1.000-6.000 baz çiftine ve büyük bir molekül ağırlığına (4-5 x 105 Dalton) sahiptir, çünkü mRNA, enzimler kullanılarak sentezlenir. Daha küçük sRNA'larla karşılaştırıldığında mRNA'lar nispeten büyüktür, bu da onları doğası gereği kararsız hale getirir ve üretimlerini zorlaştırır. Kilitli nükleik asit (LNA) ve kilidi açılmış nükleik asit (UNA) kimyası gibi oligonükleotitleri değiştirmek için kullanılan yöntemler, mRNA bazlı ürünlerle sınırlıdır. Bu nedenle, bu ilaç moleküllerini insan vücuduna enjekte ederken, aynı zamanda ilaç moleküllerinin stabilitesini koruyabilen ve hücre alımını teşvik edebilen bir teknolojiye acil ihtiyaç vardır.
Etkili teslimat yöntemleri
Şu anda mevcut çeşitli teslimat yöntemleri olmasına rağmen
1.Lipit-bazlı dağıtım: mRNA terapötiklerinin ve aşıların in vivo dağıtımı için kullanılabilen parçacıklar (LNP) oluşturmak için lipitlerin veya türevlerinin/benzer bileşiklerin kullanılması. LNP'ler sentetik veya fizyolojik lipit malzemelerden oluşan nano ölçekli parçacıklardır. Avantajı, LNP içinde kapsüllenen RNA'nın enzimatik olarak bozunma olasılığının daha düşük olması ve kapsülleme verimliliğinin nispeten yüksek ve üretilmesinin kolay olmasıdır. Ek olarak hücreler, LNP'yi fagosite ederek mRNA moleküllerini etkili bir şekilde sitoplazmik sol içerisine iletir;
2.Peptid-bazlı dağıtım: çeşitli peptitler, özellikle katyonik amino asitler (lisin ve arginin gibi) içerenler, dağıtım taşıyıcıları olarak hareket edebilir ve elektrostatik etkileşimler yoluyla taşıyıcılar ile mRNA arasında daha iyi kompleksler oluşturabilir. Komplekslerin oluşumu enzimatik bozunma olasılığını azaltır;
3. Polimer-bazlı dağıtım: Polimer malzemeleri (poliaminler, dendrimerler ve kopolimerler gibi) mRNA adaylarını etkili bir şekilde iletmek için kullanılabilir. Bu taşıyıcı aynı zamanda enzim bozunmasını önleme ve hücre içi dağıtımı destekleme avantajlarına da sahiptir. Sorun şu ki, genellikle çok kararlı değiller. Bu nedenle aday ilaçların stabilitesini ve güvenliğini artırmak için polimer malzemelerin yapısının değiştirilmesi gerekmektedir. Örneğin, süreç akışını artıracak olan lipit zincirlerinin, aşırı dallanmış grupların ve biyolojik olarak parçalanabilen alt birimlerin eklenmesi;
4. Virüs-benzeri replikon parçacıkları (VRP): Küçük aktive edici RNA'yı (saRNA) ve virüs replikon parçacıklarını kapsülleyin ve kodlamayı sitoplazmaya iletin. Hücrenin içine girdikten sonra saRNA, belirtilen antijeni kendi kendine-kopyalayacak ve ifade edecektir. VRP dağıtımının avantajı yüksek verimliliktir. Ancak iki büyük zorlukla karşı karşıyadır. İlk olarak, VRP'lerin büyük-ölçekli üretimi için özel bir üretim süreci gereklidir. İkincisi, insan vücudu viral vektöre karşı antikorlar üretebilir;
5. Katyonik nanoemülsiyon: Nanoemülsiyonlardan oluşan katyonik lipitler de RNA dağıtımı için kullanılır. Bu bileşikler hidrofobik ve hidrofilik özelliklerini ilaçların veya aşıların lipit özelliklerini stabilize etmek için kullanırlar çünkü moleküllerin yüzeyindeki kimyasal etkileşimler mRNA'yı enzim bozulmasından koruyabilir ve böylece moleküllerin stabil bir şekilde iletilmesini sağlayabilir. Nanoemülsiyonlar kuvvetli karıştırma, ultrason veya mikroakışkanlar gibi bazı basit tekniklerle üretilebilir;
6. Gelecekte, yeni nesil LNP'nin karmaşık iç yapısının güçlendirilmesi gerekiyor ve katı lipit nanopartikülleri, nanoyapılı lipit taşıyıcıları ve katyonik lipit nükleik asit kompleksleri gibi fiziksel stabilitesinin daha da geliştirilmesi gerekiyor. Kimyasal yollarla, ilacın vücuda verilmesi ve salınmasının yerini ve zamanını kontrol etme yeteneği daha da geliştirilebilir ve çeşitli hastalıklar için daha etkili ve/veya daha güvenli tedavi sağlanabilir.
Güvenlik sorunları
mRNA aşılarının muhtemelen interferon tepkilerini tetiklemesi konusu belirsiz görünüyor; inflamasyon ve otoimmünite ile ilgili yan etkilerin temel nedeni hangisi olabilir? Başka bir potansiyel güvenlik sorunu hücre dışı reaksiyonlardan kaynaklanabilir.
Şu anda Avrupa ve Amerika ilaç idareleri mRNA ilaçları hakkında özel düzenlemeler yayınlamamıştır.
Geniş bir genetik immünojen veya aşı kategorisine ait mRNA terapisine dayanabilir, bu nedenle mRNA ilaç araştırma ve geliştirmesi, Avrupa İlaç Ajansı (EMA) tarafından ileri tedavi tıbbi ürünleri (ATMP) veya gen terapisi tıbbi ürünleri (GTMP) olarak sınıflandırılır. Bununla birlikte, mRNA ürünleri tıp alanında ortaya çıkmaya devam ettikçe, araştırma ve geliştirmelerini daha sorunsuz hale getirmek için en azından bu tür ilaç araştırma ve geliştirmesiyle ilgili klinik deneylerin güvenliği ve etkinliği açısından daha spesifik düzenleyici düzenlemelerin oluşturulması çok gereklidir. Veya mRNA'nın benzersiz işlevine göre, mRNA'ya dayalı yeni ilaçların veya aşıların araştırılması ve geliştirilmesi için DNA aşıları ve gen terapisi vektörleri tarafından formüle edilen spesifikasyonları değiştirmek mi gerekiyor?
RNA tedavisinin farklı alanlarda önemli ilerlemeler kaydettiği ve birçok tedavinin klinik (ön) gelişiminin farklı aşamalarında olduğu doğrulanabilir. Moleküler biyolojinin ilerlemesi ve büyük miktarda insan ve malzeme kaynağının yatırılmasıyla mRNA tedavisi bir gerçeklik haline geldi. Bu alana daha fazla yatırım yapılmasıyla mRNA terapisi yeni boyutlara taşınacak ve kanser, enfeksiyon ve genetik hastalıklar için merakla beklenen yeni bir tedavi haline gelecektir.
