►mRNA-baserad terapi-framtid och utmaningar
Det råder ingen tvekan om att den kontinuerliga utvecklingen av mRNA-teknologin i framtiden kommer att göra det möjligt att använda den i stor utsträckning inom fler områden, särskilt cancerimmunterapi och vacciner mot infektionssjukdomar. Till exempel har mRNA-baserad pluripotent stamcellsinduktion, mRNA-nukleasassisterad design-och proteinleveranstekniker börjat användas i läkemedelsutveckling. Under de närmaste åren kommer framväxande terapier härledda från mRNA-teknologi att uppnå snabb utveckling, såsom (1) allergitoleransterapi, som använder redigerat plasmid-DNA och mRNA för att reglera allergiska reaktioner orsakade av T-hjälpar- och Treg-celler; (2) cancerimmunterapi: förbättra eller förändra det autonoma immunsystemet, göra det bättre att upptäcka och attackera cancerceller, eller använda mikroRNA och mRNA för att reglera immun-relaterade gener, och därigenom aktivera immunsvar för att bekämpa cancerceller; (3) genomteknisk terapi eller genterapi, inklusive transplantation av normala gener eller redigering av nukleinsyragenomsekvenser effektivt och korrekt för att ersätta saknade eller defekta gener, och därigenom korrigera genetiska sjukdomar eller främja inaktiva fördelaktiga mekanismer eller vägar, vilket ger dem potential att behandla genetiska sjukdomar; (4) proteinersättningsterapi: mRNA-läkemedel anses utgöra ett effektivt alternativ till genterapi, särskilt proteinersättningar, eftersom de undviker risken för genomintegrering och ger kraftfullt transient uttryck.
Det är värt att nämna att det nyligen framväxande genredigeringssystemet -CRISPR/Cas-genomredigering tillämpas. CRISPR/Cas-genredigering används i stor utsträckning i forskningen om systemutveckling och evolution. Men på senare år har forskare använt Cas-proteiner från prokaryoter för att behandla infektionssjukdomar baserat på de ärftliga och adaptiva immunegenskaperna hos CRISPR i dess ursprungliga prokaryota uttryck. Dessa proteiner är skadliga, men när de kommer in i människokroppen kommer de att orsaka ett immunsvar och producera specifika antikroppar [4]. Dessutom är CRISPR/Cas-teknologin integrerad i molekylär biologiforskning för tumörceller, som används för att snabbt och exakt redigera genomet, konstruera genmutationer för att studera tumörrelaterade-gener eller slå ut gener för tumörbehandlingsforskning.
Dessutom har mRNA-baserad kombinationsterapi gradvis blivit en metod för att behandla maligna tumörer. Som tidigare nämnts verkar traditionella vacciner inte vara idealiska för att förhindra upprepade snabba mutationer av virusinfektioner. Att använda mRNA-vacciner för att utveckla förebyggande eller terapeutiska vacciner är det mest effektiva sättet att begränsa den nya kronan covid-19-epidemin. Vacciner som utvecklats med hjälp av mRNA-teknik återspeglar deras fördelar i produktionen såväl som deras säkerhet och förebyggande eller terapeutiska effekter i kliniska prövningar. Under de kommande tio åren kommer själv-förstärkande eller replikon-RNA-vacciner och icke-replikerande mRNA-vacciner att användas mer allmänt.
Utöver den aktiva utforskningen av mRNA-vacciner för infektionssjukdomar kommer användningen av mRNA i nya behandlingar för tumörer också att uppnå milstolpeutveckling under de kommande tio åren. Det är värt att betona att utvecklingen av in vitro-transkriptions-mRNA-terapi fortfarande är i ett tidigt skede. Hur man får fram en stor mängd syntetiskt mRNA som kan användas för klinisk behandling är fortfarande en utmaning. Problem relaterade till extracellulära reaktioner måste också lösas. Effektiva leveransmetoder måste förbättras kontinuerligt. Vaccinet är skyddat från olika enzymstörningar eller undviker nedbrytning av läkemedel när man passerar cellbarriären.
För att övervinna dessa utmaningar, inklusive att använda in vitro-mRNA-teknik för att om-redigera och transplantera autologa T-celler eller dendritiska celler från patienter, samtidigt som metoderna för att leverera mRNA-vacciner förbättras kontinuerligt. För närvarande investerar bioläkemedel och teknikindustri resurser för att försöka lösa följande problem:
Stabilitetsrelaterade-problem
Som nämnts tidigare har mRNA-molekyler i genomsnitt 1 000 -6 000 baspar och en hög molekylvikt (4-5 × 105 Dalton), eftersom mRNA syntetiseras med hjälp av enzymer. Jämfört med mindre sRNA är mRNA relativt stora, vilket gör dem i sig instabila och svåra att tillverka. Metoderna som används för att modifiera oligonukleotider såsom låst nukleinsyra (LNA) och olåst nukleinsyra (UNA) kemi är begränsade till mRNA-baserade produkter. Därför finns det ett akut behov av en teknologi som kan injicera dessa läkemedelsmolekyler i människokroppen samtidigt som läkemedelsmolekylernas stabilitet bibehålls och cellupptaget främjas.
Effektiva leveransmetoder
Även om det finns flera leveranssätt tillgängliga för närvarande
1. Lipid-baserad tillförsel: användning av lipider eller deras derivat/liknande föreningar för att bilda partiklar (LNP), som kan användas för in vivo-leverans av mRNA-läkemedel och vacciner. LNP är partiklar i nanoskala som består av syntetiska eller fysiologiska lipidmaterial. Fördelen är att RNA inkapslat i LNP är mindre benäget att brytas ned enzymatiskt, och inkapslingseffektiviteten är relativt hög och lätt att producera. Dessutom levererar celler effektivt mRNA-molekyler till den cytoplasmatiska solen genom att fagocytera LNP;
2.Peptid-baserad leverans: olika peptider, särskilt de som innehåller katjoniska aminosyror (som lysin och arginin), kan fungera som leveransbärare och bilda bättre komplex mellan bärare och mRNA genom elektrostatiska interaktioner. Bildandet av komplex minskar möjligheten till enzymatisk nedbrytning;
3. Polymer-baserad leverans: Polymermaterial (som polyaminer, dendrimerer och sampolymerer) kan användas för att effektivt leverera mRNA-kandidater. Denna bärare har också fördelarna att förhindra enzymnedbrytning och stödja intracellulär leverans. Problemet är att de vanligtvis inte är särskilt stabila. Därför måste strukturen hos polymermaterial modifieras för att förbättra stabiliteten och säkerheten för läkemedelskandidater. Till exempel lägga till lipidkedjor, hyperförgrenade grupper och biologiskt nedbrytbara subenheter, vilket kommer att öka processflödet;
4. Virus-liknande replikonpartiklar (VRP): Kapsla in små aktiverande RNA (saRNA) och virusreplikonpartiklar och leverera kodningen till cytoplasman. Väl inne i cellen kommer saRNA att replikera själv-och uttrycka det specificerade antigenet. Fördelen med VRP-leverans är hög effektivitet. Den står dock inför två stora utmaningar. För det första krävs en speciell tillverkningsprocess för stor-produktion av VRP. För det andra kan människokroppen producera antikroppar mot den virala vektorn;
5. Katjonisk nanoemulsion: Katjoniska lipider som består av nanoemulsioner används också för RNA-leverans. Dessa föreningar använder sina hydrofoba och hydrofila egenskaper för att stabilisera lipidegenskaperna hos läkemedel eller vacciner, eftersom de kemiska interaktionerna på ytan av molekyler kan skydda mRNA från enzymnedbrytning och därigenom uppnå stabil leverans av molekyler. Och nanoemulsioner kan genereras med några enkla tekniker, såsom kraftig omrörning, ultraljud eller mikrofluidik;
6. I framtiden måste den komplexa interna strukturen hos nästa generation av LNP stärkas, och dess fysiska stabilitet måste förbättras ytterligare, såsom fasta lipidnanopartiklar, nanostrukturerade lipidbärare och katjoniska lipidnukleinsyrakomplex. Med kemiska medel kan förmågan att kontrollera platsen och tidpunkten för läkemedelstillförsel och frisättning i kroppen förbättras ytterligare, vilket ger effektivare eller/och säkrare behandling för olika sjukdomar.
Säkerhetsfrågor
Frågan om mRNA-vacciner som eventuellt inducerar interferonsvar verkar oklart, vilket kan vara grundorsaken till biverkningar relaterade till inflammation och autoimmunitet? Ett annat potentiellt säkerhetsproblem kan komma från extracellulära reaktioner.
För närvarande har de europeiska och amerikanska läkemedelsförvaltningarna inte utfärdat särskilda föreskrifter om mRNA-läkemedel
Den kan vara baserad på mRNA-terapi som tillhör en bred kategori av genetiska immunogener eller vacciner, så mRNA-läkemedelsforskning och -utveckling klassificeras som läkemedel för avancerad terapi (ATMP) eller läkemedel för genterapi (GTMP) av Europeiska läkemedelsmyndigheten (EMA). Men eftersom mRNA-produkter fortsätter att dyka upp inom det medicinska området, är det mycket nödvändigt att fastställa mer specifika regulatoriska regler för att göra deras forskning och utveckling smidigare, åtminstone vad gäller säkerheten och effektiviteten av kliniska prövningar relaterade till denna typ av läkemedelsforskning och utveckling behöver tydliga bestämmelser , Eller enligt den unika funktionen av mRNA, modifiera specifikationerna formulerade av DNA-vacciner och genterapibaserade nya läkemedel för forskning och vaccinutveckling av mRNA-vektorer eller vacciner?
Det kan bekräftas att RNA-terapi har gjort betydande framsteg inom olika områden, och många terapier befinner sig i olika stadier av klinisk (för) utveckling. Med molekylärbiologins framsteg och en stor mängd mänskliga och materiella resurser investerade har mRNA-terapi blivit verklighet. Med fler investeringar inom detta område kommer mRNA-terapi att drivas till nya höjder och bli en efterlängtad ny behandling för cancer, infektioner och genetiska sjukdomar.
