Новый метод ферментативного синтеза потенциальных РНК-терапевтиков
Исследователи из Института органической химии и биохимии Чешской академии наук (IOCB Prague) под руководством профессора Михала Гоцека разработали новый метод получения рибонуклеиновой кислоты (РНК), содержащей модифицированные основания. Инновационное использование инженерных ДНК-полимераз — ферментов, обычно применяемых для синтеза ДНК, — позволило создать общий метод синтеза РНК, модифицированной только в выбранных сайтах, или даже РНК, содержащей различные модификации во всех нуклеотидных звеньях. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
В природе ДНК-полимеразы синтезируют только ДНК, а РНК-полимеразы — РНК. Команда использовала две искусственно модифицированные ДНК-полимеразы, способные синтезировать РНК. Разработанная процедура имеет значительные преимущества перед общедоступным методом in vitro транскрипции с вирусной T7 РНК-полимеразой, который, например, используется при производстве известных мРНК-вакцин.
Модифицированные ДНК-полимеразы могут включать практически любую модификацию в любую последовательность РНК, даже только в определённые конкретные сайты, именно там, где это требуется. Широко используемая T7 РНК-полимераза может включать модифицированное основание только во всех позициях РНК, но не в одном точно обозначенном месте. Поэтому, если для РНК требуется сайт-специфическая модификация, классическая in vitro транскрипция не подходит.
Метод, разработанный в IOCB, во многих отношениях сравним с обычной in vitro транскрипцией, но устраняет большинство её недостатков и предлагает совершенно новые возможности. Теперь можно создавать различные специфические РНК-зонды для изучения биологии РНК. В долгосрочной перспективе метод обещает терапевтические применения, особенно для мРНК-терапевтиков.
Исследователи выбрали два конкретных положения в мРНК для модификаций и обнаружили, что они приводят к значительному увеличению производства определённых белков. Это отличная новость для разработки потенциальных мРНК-препаратов. Если такую модифицированную мРНК можно будет ввести в клетки, можно будет запустить производство белка, которого не хватает организму или который является дефектным.
«Наш метод может привести к разработке терапевтических средств для лечения многих заболеваний, включая рак и некоторые генетические заболевания, вызванные неисправным или отсутствующим белком. Он позволяет заменить отсутствующий или плохо функционирующий белок», — говорит Гоцек. «РНК-терапия — это мощная технология, и в течение следующих десяти лет она может стать одним из основных направлений разработки лекарств».
Задача состоит в том, чтобы обеспечить выработку организмом именно нужного количества белка — не слишком мало и не слишком много — в нужное время. В большинстве случаев избыток определённых белков вреден для организма. Поэтому мРНК естественным образом быстро разрушается в клетке, и весь процесс тонко регулируется организмом.
По словам Гоцека, их метод не заменит классическую in vitro транскрипцию. Однако если требуется, чтобы специфические модификации происходили только в выбранных сайтах РНК, то преимущество будет у нового метода от IOCB Prague.