Najnowsze badania z udziałem naukowców z Uniwersytetu Bazylejskiego wykazały, że spowolnienie transportu wewnątrzkomórkowego leków opartych na RNA może znacząco zwiększyć ich skuteczność. Te obiecujące terapie wykorzystywane są obecnie w leczeniu rzadkich chorób genetycznych.
Współczesna medycyna coraz częściej sięga po terapie spersonalizowane – zwłaszcza w leczeniu chorób uwarunkowanych genetycznie. Jednym z obiecujących podejść jest stosowanie tzw. oligonukleotydów antysensownych (ASO). Są to niewielkie, syntetyczne cząsteczki, które specyficznie oddziałują na metabolizm komórkowy, hamując produkcję białek odpowiedzialnych za rozwój choroby. Terapie RNA z wykorzystaniem ASO są już z powodzeniem stosowane w leczeniu wcześniej nieuleczalnych schorzeń genetycznych, takich jak stwardnienie zanikowe boczne (ALS) czy dystrofia mięśniowa Duchenne’a.
Ograniczona skuteczność leków RNA
Jednym z głównych wyzwań związanych z terapiami ASO jest ich niewielka skuteczność wynikająca z faktu, że większość cząsteczek nie dociera do miejsca docelowego wewnątrz komórki i nie może w pełni zrealizować swojego potencjału terapeutycznego. W badaniu opublikowanym na łamach czasopisma „Nature Communications” międzynarodowy zespół badawczy – w tym prof. Anne Spang z Biozentrum Uniwersytetu Bazylejskiego oraz naukowcy z firmy Roche – wykorzystał technologię CRISPR/Cas9 do identyfikacji czynników znacząco wpływających na aktywność ASO. Wyniki otwierają nowe możliwości zwiększenia skuteczności terapii RNA i przyspieszenia ich rozwoju.
Antysensowne oligonukleotydy to małe, projektowane na zamówienie fragmenty genetyczne, które wiążą się specyficznie z cząsteczkami RNA wewnątrz komórki, zakłócając syntezę białek. Po podaniu ASO są wchłaniane przez komórki i trafiają do endosomów – komórkowych „stacji sortujących” – za pośrednictwem drobnych pęcherzyków transportowych. Aby zadziałać terapeutycznie, ASO muszą uciec z endosomu. W przeciwnym razie zostają zaklasyfikowane jako „odpady komórkowe” i szybko przekazywane do lizosomów w celu degradacji. Ponieważ tylko niewielka część cząsteczek zdoła opuścić endosomy, ich ogólna skuteczność jest ograniczona.
Czas przebywania w endosomie kluczowym czynnikiem
Szansa na to, że ASO uciekną z endosomu, ściśle zależy od szybkości transportu wewnątrzkomórkowego: im dłużej przebywają w endosomie, tym większa ich szansa na skuteczne uwolnienie. Wykorzystując technologię CRISPR/Cas9 do przeszukania całego genomu, badacze wyłączyli systematycznie tysiące genów, aby sprawdzić ich wpływ na skuteczność ASO. „Zidentyfikowaliśmy dużą liczbę genów, które poprawiają lub osłabiają aktywność ASO” – mówi dr Liza Malong, główna autorka i badaczka w firmie Roche. „Wiele z nich bierze udział w wewnątrzkomórkowym transporcie ASO.”
Zespół odkrył również, że gen AP1M1 odgrywa kluczową rolę w tym procesie – reguluje transport z endosomu do lizosomu. „Wyłączenie tego genu powoduje, że ASO dłużej przebywają w określonych endosomach” – wyjaśnia dr Filip Roudnicky, starszy współautor i również badacz z Roche. „Wydłużony czas rezydencji zwiększa ich szansę na ucieczkę z endosomu i wywarcie efektu terapeutycznego.” Zarówno w hodowlach komórkowych, jak i w modelu myszy, podejście to znacznie zwiększyło skuteczność ASO bez konieczności zwiększania dawki.
W stronę skuteczniejszych terapii RNA
Badanie dostarcza kompleksowego przeglądu genów modulujących aktywność ASO i wykazuje, że spowolnienie transportu endosomalnego może zwiększyć terapeutyczną skuteczność ASO. „Klucz do skuteczniejszych terapii leży nie tylko w samej cząsteczce leku, ale także w jego ścieżce wewnątrzkomórkowego transportu” – podkreśla prof. Anne Spang. „To podejście może mieć również zastosowanie w przypadku innych leków, a nawet patogenów bakteryjnych i wirusowych. Skrócenie czasu przebywania patogenów w endosomach może zmniejszyć ich szansę na ucieczkę i namnażanie się wewnątrz komórki. Może to stanowić nową strategię walki z infekcjami.”
Źródło: Nature Communications
