آینده و چالش‌های ►mRNA{0}}درمان مبتنی بر{1}}
شکی نیست که پیشرفت مستمر فناوری mRNA در آینده امکان استفاده گسترده از آن را در زمینه های بیشتر، به ویژه ایمونوتراپی سرطان و واکسن های بیماری های عفونی فراهم می کند. برای مثال، فناوری‌های مبتنی بر mRNA{1}}القای سلول‌های بنیادی پرتوان، طراحی به کمک mRNA نوکلئاز-و تحویل پروتئین در توسعه دارو استفاده می‌شوند. در چند سال آینده، درمان‌های نوظهور مشتق از فناوری mRNA به توسعه سریعی دست خواهند یافت، مانند (1) درمان تحمل آلرژی، که از DNA و mRNA پلاسمید ویرایش شده برای تنظیم واکنش‌های آلرژیک ناشی از سلول‌های T helper و Treg استفاده می‌کند. (2) ایمونوتراپی سرطان: تقویت یا تغییر سیستم ایمنی مستقل، کشف و حمله بهتر آن به سلول‌های سرطانی، یا استفاده از microRNA و mRNA برای تنظیم ژن‌های مربوط به ایمنی، در نتیجه پاسخ‌های ایمنی برای مبارزه با سلول‌های سرطانی فعال می‌شود. (3) درمان مهندسی ژنوم یا ژن درمانی، از جمله پیوند ژن‌های طبیعی یا ویرایش توالی‌های ژنوم اسید نوکلئیک به طور مؤثر و دقیق برای جایگزینی ژن‌های از دست رفته یا معیوب، در نتیجه اصلاح بیماری‌های ژنتیکی یا ترویج مکانیسم‌ها یا مسیرهای مفید غیرفعال، به آنها پتانسیل درمان بیماری‌های ژنتیکی را می‌دهد. (4) درمان جایگزینی پروتئین: داروهای mRNA به عنوان جایگزین مؤثری برای ژن درمانی، به ویژه جایگزین های پروتئین در نظر گرفته می شوند، زیرا از خطر ادغام ژنوم جلوگیری می کنند و بیان گذرا قدرتمندی را ارائه می دهند.
شایان ذکر است که سیستم ویرایش ژن اخیراً در حال ظهور-ویرایش ژنوم CRISPR/Cas اعمال می‌شود. ویرایش ژن CRISPR/Cas به طور گسترده در تحقیقات توسعه و تکامل سیستم استفاده می شود. با این حال، در سال‌های اخیر، دانشمندان از پروتئین‌های Cas از پروکاریوت‌ها برای درمان بیماری‌های عفونی بر اساس ویژگی‌های ایمنی وراثتی و سازگاری CRISPR در بیان اولیه پروکاریوتی آن استفاده کرده‌اند. این پروتئین ها مضر هستند، اما زمانی که وارد بدن انسان می شوند، باعث پاسخ ایمنی می شوند و آنتی بادی های خاصی تولید می کنند [4]. علاوه بر این، فناوری CRISPR/Cas نیز در تحقیقات زیست‌شناسی مولکولی سلول‌های تومور ادغام شده است، برای ویرایش سریع و دقیق ژنوم، ساخت جهش‌های ژنی برای مطالعه ژن‌های مرتبط{6}} یا حذف ژن‌ها برای تحقیقات درمان تومور استفاده می‌شود.
علاوه بر این، درمان ترکیبی مبتنی بر mRNA{0}}به تدریج به روشی برای درمان تومورهای بدخیم تبدیل شده است. همانطور که قبلا ذکر شد، واکسن های سنتی برای جلوگیری از جهش های سریع مکرر عفونت های ویروسی ایده آل به نظر نمی رسند. استفاده از واکسن‌های mRNA برای تولید واکسن‌های پیشگیرانه یا درمانی مؤثرترین راه برای مهار اپیدمی جدید تاج کووید{6}}19 است. واکسن‌هایی که با استفاده از فناوری mRNA تولید شده‌اند، مزایای آنها در تولید و همچنین ایمنی و اثرات پیشگیرانه یا درمانی آنها را در آزمایش‌های بالینی نشان می‌دهند. در ده سال آینده، واکسن‌های RNA خودتقویت‌شونده یا شبیه‌ساز و واکسن‌های mRNA غیرتکثیر شونده به‌طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
علاوه بر اکتشاف فعال واکسن‌های mRNA برای بیماری‌های عفونی، استفاده از mRNA در درمان‌های نوظهور تومورها نیز در ده سال آینده به پیشرفت‌های مهمی دست خواهد یافت. شایان ذکر است که توسعه درمان mRNA رونویسی in vitro هنوز در مراحل اولیه است. چگونگی به دست آوردن مقدار زیادی mRNA مصنوعی که می تواند برای درمان بالینی استفاده شود هنوز یک چالش است. مشکلات مربوط به واکنش های خارج سلولی نیز باید حل شود. روش های تحویل موثر باید به طور مداوم بهبود یابد. این واکسن از اختلالات مختلف آنزیمی محافظت می شود یا از تخریب دارو در هنگام عبور از سد سلولی جلوگیری می کند.
برای غلبه بر این چالش‌ها، از جمله استفاده از فناوری mRNA آزمایشگاهی برای ویرایش مجدد و پیوند سلول‌های T اتولوگ یا سلول‌های دندریتیک از بیماران، و در عین حال بهبود مستمر روش‌های تحویل واکسن‌های mRNA. در حال حاضر، صنایع بیودارویی و فناوری با سرمایه‌گذاری منابعی سعی در حل مشکلات زیر دارند:
مسائل مربوط به ثبات{0}}
همانطور که قبلا ذکر شد، مولکول های mRNA به طور متوسط دارای 1000-6000 جفت باز و وزن مولکولی بزرگ (4-5 × 105 دالتون) هستند، زیرا mRNA با استفاده از آنزیم ها سنتز می شود. در مقایسه با sRNA های کوچکتر، mRNA ها نسبتاً بزرگ هستند، که باعث می شود آنها ذاتاً ناپایدار و ساخت آنها دشوار باشد. روش‌های مورد استفاده برای اصلاح الیگونوکلئوتیدها مانند اسید نوکلئیک قفل شده (LNA) و اسید نوکلئیک باز (UNA) در محصولات مبتنی بر mRNA محدود است. بنابراین، نیاز مبرمی به فناوری وجود دارد که بتواند این مولکول‌های دارویی را به بدن انسان تزریق کند و در عین حال پایداری مولکول‌های دارو را حفظ کرده و جذب سلولی را تقویت کند.
روش های تحویل موثر
اگرچه در حال حاضر چندین روش تحویل وجود دارد
1. تحویل مبتنی بر لیپید: استفاده از لیپیدها یا مشتقات آنها/ترکیبات مشابه برای تشکیل ذرات (LNP)، که می‌تواند برای تحویل in vivo داروهای mRNA و واکسن‌ها استفاده شود. LNP ها ذراتی در مقیاس نانو هستند که از مواد لیپیدی مصنوعی یا فیزیولوژیکی تشکیل شده اند. مزیت این است که RNA محصور شده در LNP کمتر از نظر آنزیمی تجزیه می شود و راندمان کپسوله سازی نسبتاً بالا و تولید آسان است. علاوه بر این، سلول‌ها به طور موثر مولکول‌های mRNA را با فاگوسیت کردن LNP به داخل سل سیتوپلاسمی می‌رسانند.
2. تحویل مبتنی بر پپتید: پپتیدهای مختلف، به ویژه آنهایی که حاوی اسیدهای آمینه کاتیونی هستند (مانند لیزین و آرژنین)، می توانند به عنوان حامل های تحویل عمل کنند و کمپلکس های بهتری بین حامل ها و mRNA از طریق برهمکنش های الکترواستاتیکی ایجاد کنند. تشکیل کمپلکس ها احتمال تخریب آنزیمی را کاهش می دهد.
3. تحویل مبتنی بر پلیمر-: مواد پلیمری (مانند پلی آمین ها، دندریمرها و کوپلیمرها) را می توان برای تحویل مؤثر mRNA های کاندید استفاده کرد. این حامل همچنین دارای مزایای جلوگیری از تخریب آنزیم و پشتیبانی از تحویل درون سلولی است. مشکل این است که آنها معمولاً چندان پایدار نیستند. بنابراین، ساختار مواد پلیمری باید برای بهبود پایداری و ایمنی داروهای کاندید اصلاح شود. به عنوان مثال، افزودن زنجیره های لیپیدی، گروه های پرشاخه و زیرواحدهای زیست تخریب پذیر، که باعث افزایش جریان فرآیند می شود.
4. ذرات مشابه ویروسی (VRP): RNA فعال کننده کوچک (saRNA) و ذرات مشابه ویروس را در خود محصور کرده و کدگذاری را به سیتوپلاسم تحویل دهید. پس از داخل شدن سلول، saRNA خود{3}}تکثیر شده و آنتی ژن مشخص شده را بیان می کند. مزیت تحویل VRP راندمان بالا است. با این حال، با دو چالش عمده روبرو است. اول، یک فرآیند تولید ویژه برای تولید-در مقیاس بزرگ VRPها مورد نیاز است. دوم، بدن انسان ممکن است پادتن هایی علیه ناقل ویروسی تولید کند.
5. نانوامولسیون کاتیونی: لیپیدهای کاتیونی متشکل از نانوامولسیون ها نیز برای تحویل RNA استفاده می شوند. این ترکیبات از خواص آبگریز و آبدوست خود برای تثبیت ویژگی های لیپیدی داروها یا واکسن ها استفاده می کنند، زیرا فعل و انفعالات شیمیایی روی سطح مولکول ها می تواند mRNA را از تخریب آنزیم محافظت کند و در نتیجه به تحویل پایدار مولکول ها دست یابد. و نانوامولسیون‌ها را می‌توان با برخی تکنیک‌های ساده، مانند هم زدن شدید، اولتراسوند یا میکروسیال تولید کرد.
6. در آینده، ساختار داخلی پیچیده نسل بعدی LNP باید تقویت شود و پایداری فیزیکی آن مانند نانوذرات لیپیدی جامد، حامل های لیپیدی نانوساختار و کمپلکس های اسید نوکلئیک لیپید کاتیونی باید بیشتر شود. با روش های شیمیایی، توانایی کنترل مکان و زمان تحویل و انتشار دارو در بدن می تواند بیشتر بهبود یابد و درمان موثرتر یا/یا ایمن تر برای بیماری های مختلف ارائه شود.
مسائل ایمنی
موضوع واکسن‌های mRNA که احتمالاً پاسخ‌های اینترفرون را القا می‌کنند نامشخص به نظر می‌رسد، کدام یک ممکن است علت اصلی عوارض جانبی مرتبط با التهاب و خودایمنی باشد؟ یکی دیگر از مسائل ایمنی بالقوه ممکن است ناشی از واکنش های خارج سلولی باشد.
در حال حاضر، سازمان های دارویی اروپا و آمریکا مقررات خاصی در مورد داروهای mRNA صادر نکرده اند
ممکن است براساس mRNA درمانی متعلق به دسته وسیعی از ایمونوژن‌ها یا واکسن‌های ژنتیکی باشد، بنابراین تحقیقات و توسعه دارویی mRNA به عنوان محصولات دارویی درمان پیشرفته (ATMP) یا محصولات دارویی ژن درمانی (GTMP) توسط آژانس دارویی اروپا (EMA) طبقه‌بندی می‌شود. با این حال، از آنجایی که محصولات mRNA همچنان در حوزه پزشکی ظهور می کنند، بسیار ضروری است که مقررات نظارتی خاص تری ایجاد شود تا تحقیق و توسعه آنها روانتر شود، حداقل در ایمنی و کارآیی آزمایشات بالینی مربوط به این نوع تحقیق و توسعه دارویی نیاز به مقررات روشنی دارد، یا با توجه به عملکرد منحصر به فرد mRNA، مشخصات فرموله شده توسط واکسن های DNA و واکسن های مبتنی بر ژن درمانی و یا بر اساس وکتورهای ژن درمانی بر اساس واکسن های جدید را برای واکسن های جدید بر اساس واکسن ها و واکسن های ژن درمانی برای واکسن های جدید تغییر دهید؟
می توان تایید کرد که RNA درمانی در زمینه های مختلف پیشرفت چشمگیری داشته است و بسیاری از درمان ها در مراحل مختلف توسعه بالینی (پیش) هستند. با پیشرفت زیست شناسی مولکولی و سرمایه گذاری منابع انسانی و مادی زیادی، درمان mRNA به واقعیت تبدیل شده است. با سرمایه گذاری بیشتر در این زمینه، mRNA درمانی به ارتفاعات جدیدی پیش خواهد رفت و به یک درمان جدید مورد انتظار برای سرطان، عفونت و بیماری های ژنتیکی تبدیل خواهد شد.
