Đột phá về mRNA có thể cho phép phát triển các phương pháp điều trị cá nhân hóa cho bệnh ung thư và khiếm khuyết di truyền: Nhóm các nhà khoa học Ba Lan được đề cử cho Giải thưởng Nhà phát minh Châu Âu năm 2018.
- Điều kiện để phát triển y học cá nhân hóa hoàn toàn với hiệu quả tối đa là cung cấp các liệu pháp điều trị phù hợp với từng bệnh nhân và các bệnh cụ thể của họ, cũng ở cấp độ tế bào.
Đây là mục tiêu của các nhà khoa học Ba Lan: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz và nhóm của họ.
Họ đã phát triển một phần cuối bền hơn, hiệu quả hơn và dễ sản xuất của phân tử mRNA - cái gọi là nắp, hướng dẫn tế bào sản xuất các protein cụ thể.
Kỹ thuật được đề xuất bởi các nhà khoa học cho phép chúng ta nghĩ về các giải pháp y tế điều chỉnh hệ thống thông tin di truyền của cơ thể mà không làm thay đổi trực tiếp DNA của bệnh nhân.
Vì những thành tích của mình, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz và một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Warsaw đã được đề cử vào vòng chung kết của Giải thưởng Nhà phát minh Châu Âu năm 2018 ở hạng mục "Nghiên cứu". Những người chiến thắng giải thưởng EPO năm nay sẽ được công bố tại một buổi lễ diễn ra vào ngày 7 tháng 6 tại Paris.
Benoît Battistelli, chủ tịch EPO, cho biết: “Khái niệm do các nhà khoa học Ba Lan đề xuất có thể mở rộng việc sử dụng thuốc cá nhân hóa dựa trên sinh học phân tử. "Phát minh này phản ánh cách nghiên cứu y học châu Âu đang giúp tạo ra các khái niệm mới để điều trị ung thư và các bệnh chết người khác có khả năng mang lại lợi ích cho hàng triệu người."
Một kinh nghiệm cá nhân đã đóng góp vào sự phát triển của y học cá nhân hóa
Đối với Jacek Jemielity, người làm việc trong lĩnh vực hóa học hữu cơ sinh học tại Đại học Warsaw, vấn đề phát triển các phương pháp mới để điều trị các bệnh như ung thư có tầm quan trọng đặc biệt.
Trong khi nhóm của ông đang nghiên cứu sự phát triển của mRNA ổn định hơn, được biến đổi về mặt hóa học làm chất vận chuyển thuốc, thì con gái ông đã phát triển bệnh bạch cầu.
Jemielity nói: “Tôi đã dành rất nhiều thời gian trong bệnh viện, nơi tôi chứng kiến nhiều trẻ em chiến đấu để giành lấy mạng sống của mình. "Căn bệnh của cô ấy là động lực cực kỳ quan trọng cho công việc của tôi."
Và mặc dù con gái của nhà khoa học này đã bình phục hoàn toàn, nhưng hơn 10 triệu trường hợp ung thư mới được chẩn đoán mỗi năm.
Ung thư, trong tất cả các dạng của nó, là nguyên nhân gây tử vong thứ hai trên thế giới. Các phương pháp điều trị tiêu chuẩn như phẫu thuật, xạ trị và hóa trị đang đạt được nhiều tiến bộ đáng kể.
Tuy nhiên, theo ước tính, cứ 5 người thì có 2 người có thể bị ung thư trong suốt cuộc đời, dẫn đến chi phí tài chính khổng lồ và ảnh hưởng đến cuộc sống của bệnh nhân, đã khiến việc nghiên cứu các khái niệm mới trong điều trị ung thư trở thành ưu tiên hàng đầu.
Một hướng điều trị đầy hứa hẹn là lĩnh vực y học cá nhân hóa, đưa ra các liệu pháp điều trị dựa trên DNA của bệnh nhân.
Mục đích là để hiểu nguyên nhân di truyền của bệnh, bằng cách xác định vị trí các khu vực của DNA dẫn đến sự phát triển của nó, hoặc bằng cách tìm ra đột biến di truyền gây ra sự phát triển tế bào bất thường điển hình của bệnh ung thư.
Một khái niệm mới về sửa đổi mRNA
DNA của con người chứa khoảng 20.000 gen chứa các chỉ thị để tạo ra protein, enzym và các phần tử khác tạo nên cơ thể.
Tuy nhiên, việc thực hiện các thay đổi đối với DNA rất tốn kém, khó khăn và rủi ro nên cho đến nay, rất ít liệu pháp gen được chấp thuận.
Chúng hầu hết dựa trên các retrovirus đã được sửa đổi có thể vượt qua các cơ chế bảo vệ tế bào và đưa thông tin mới trực tiếp vào nhân tế bào.
Một cách tiếp cận ít xâm lấn hơn nhiều là tập trung vào cách thông tin được viết trong DNA được chuyển đến các ribosome của tế bào, nơi thực hiện các lệnh sản xuất protein được mã hóa trong DNA.
Các phân tử được gọi là RNA thông tin (mRNA) chịu trách nhiệm truyền thông tin này. Nó tồn tại trong tự nhiên rất ngắn, do đó, các enzym và protein của con người nói chung đã phân hủy bất kỳ mRNA nào được đưa vào bên ngoài đã được sửa đổi trước khi nó truyền đạt hiệu quả điều trị dự kiến cho ribosome.
Dựa trên nghiên cứu bắt đầu từ bốn thập kỷ trước, Jemielity và nhóm của ông đã đề xuất một cách tiếp cận khác, tập trung vào các cấu trúc tinh vi ở cuối mỗi phân tử mRNA, được gọi là nắp 5 '. “Cấu trúc nắp rất quan trọng đối với sự trao đổi chất của mRNA, vì nếu không có nó, mRNA bị phá vỡ rất nhanh và không thể thực hiện các chức năng của nó. Do đó, nắp bảo vệ mRNA khỏi bị suy thoái. '
Nhóm các nhà nghiên cứu đã thay đổi một trong khoảng 80.000 nguyên tử của phân tử mRNA điển hình bằng cách thay thế nguyên tử oxy bằng nguyên tử lưu huỳnh. Do đó, một nắp mRNA tổng hợp đã được tạo ra.
Phát minh được cấp bằng sáng chế - được gọi là Beta-S-ARCA - đã dẫn đến việc tạo ra mRNA ổn định, hiệu quả gấp 5 lần và ổn định hơn 3 lần trong tế bào so với một phân tử tự nhiên, mở đường cho sự phát triển của các liệu pháp dựa trên mRNA.
Từ phòng thí nghiệm đến thị trường
Sau khi bắt đầu quá trình cấp bằng sáng chế ở châu Âu vào năm 2008, nhóm đã hợp tác với BioNTech từ Đại học Mainz (Đức), chuyên về các liệu pháp gen.
Các thử nghiệm lâm sàng ban đầu sử dụng mũ mRNA do nhóm UW phát triển đã bắt đầu hai năm sau đó. Vào năm 2013, BioNTech đã cấp phép công nghệ mRNA ổn định cho các công ty dược phẩm quan trọng nhất, bao gồm cả Sanofi S.A. của Pháp. và Genetech Inc.
Vào tháng 7 năm 2017, BioNTech đã công bố kết quả đầy hứa hẹn của những thử nghiệm đầu tiên trên người về vắc xin chống ung thư dựa trên mRNA được cá nhân hóa sử dụng mũ do Jemielity và nhóm của ông phát triển.
8 trong số 13 người tham gia nghiên cứu bị tái phát u ác tính không có tế bào ung thư trong suốt 23 tháng nghiên cứu.
Ngược lại, một trong năm người khác phát triển khối u mới đã cho thấy khối u co lại.
Vắc xin nghiên cứu, cũng có thể được điều chỉnh để điều trị các loại ung thư khác, dựa trên việc giải trình tự DNA của khối u của bệnh nhân và so sánh với DNA của mô bình thường.
Sau khi xác định được đột biến, mRNA đã được thay đổi nhân tạo sẽ được tiêm vào cơ thể bệnh nhân, cho phép hệ thống miễn dịch phát hiện và tiêu diệt các tế bào ung thư.
BionTech có kế hoạch thử nghiệm công nghệ này kết hợp với một loại thuốc chống ung thư có tên là Tecentriq.
Nhóm nghiên cứu
Ngay từ những năm 1980, các nhân viên của Đại học Warsaw đã vượt xa các đồng nghiệp của họ về vấn đề ổn định mRNA, rất lâu trước khi nó được coi là một yếu tố cấu trúc có thể được sử dụng trong các liệu pháp cứu sống.
Edward Darżynkiewicz, một thành viên có kinh nghiệm trong nhóm, lấy bằng thạc sĩ năm 1970 và bảo vệ luận án tiến sĩ hóa học hữu cơ tại Đại học Warsaw năm 1976, và từ năm 2009, ông làm việc tại Đại học Warsaw với tư cách là giáo sư vật lý chính thức.
Ông là người đứng đầu Phòng thí nghiệm Biểu hiện gen tại Khoa Vật lý của Đại học Warsaw và Phòng thí nghiệm liên ngành Sinh học Phân tử và Lý sinh tại Trung tâm Công nghệ Mới tại Đại học Warsaw.
Năm 2015, anh được trao tặng Huân chương Leon Marchlewski vì những thành tựu phi thường trong hóa sinh và lý sinh. Ông là đồng tác giả của 208 ấn phẩm khoa học, ba bằng sáng chế của Châu Âu và một bằng sáng chế của Hoa Kỳ.
Jacek Jemielity cũng đã làm việc tại Trung tâm Công nghệ mới tại Đại học Warsaw với tư cách là giáo sư hóa hữu cơ từ năm 2013 và hiện là trưởng Phòng thí nghiệm Hóa hữu cơ ở đó.
Ông là tác giả của ba bằng sáng chế châu Âu và gần 100 công bố khoa học. Vì những thành tựu khoa học của mình, ông đã nhận được Giải thưởng của Hiệu trưởng Đại học Warsaw và Giải thưởng của Khoa Vật lý Đại học Warsaw.
Joanna Kowalska là trợ lý giáo sư tại Khoa Vật lý, Khoa Lý sinh, Đại học Warsaw từ năm 2011. Hiện tại, anh cũng là giám đốc dự án.
Bà Joanna là tác giả của hơn 50 công trình khoa học và ba bằng sáng chế châu Âu. Cô đã nhận được Bằng thứ hai của Hiệu trưởng Đại học Warsaw, Giải thưởng Khoa Vật lý của Đại học Warsaw và Giải thưởng của GS. Pieńkowski.
Năm 2018, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz và nhóm của họ cũng được vinh danh vì những phát minh của họ với Giải thưởng Kinh tế của Tổng thống Ba Lan ở hạng mục "Nghiên cứu và Phát triển".
