Пандемия COVID-19 навсегда изменила подход исследователей к профилактике заболеваний и разработке методов лечения, поскольку мессенджерная РНК (мРНК) стала сильнейшим оружием против SARS-CoV-2.
Помимо COVID-19, мРНК-терапевтические препараты имеют потенциал для лечения других инфекционных, генетических заболеваний и рака.
Традиционные методы лечения заболеваний обычно используют препараты на основе малых молекул, которые представляют собой преимущественно синтетические органические соединения, деактивирующие или ингибирующие белки-мишени путем конкурентного связывания. Однако эти препараты в совокупности действуют лишь на 2-5 % кодирующего белки человеческого генома, что делает многие заболевания человека не поддающимися лечению. мРНК-терапевтические препараты способны решить эту проблему, поскольку они могут быть разработаны для производства любого белка в геноме. Например, эти методы лечения могут заменить отсутствующий или нефункциональный белок пациента путем введения мРНК, которая производит его функциональную версию.
Большинство методов лечения на основе нуклеиновых кислот используют непрямой метод доставки генов, опосредованный вирусными векторами, для введения интересующего трансгена в ткани. Однако прямая вставка РНК в клетки устраняет риск интеграции генома в таких системах, как CRISPR, антисмысловые РНК и мРНК-вакцины.
Прямая доставка нуклеиновых кислот в клетки не казалась возможной до тех пор, пока Джон Вольф и его коллеги из Университета Висконсин-Мэдисон не провели прорывной эксперимент. Они ввели сконструированную РНК непосредственно в скелетную мышцу мыши и наблюдали экспрессию репортерного гена под воздействием чистой нуклеиновой кислоты. Это открытие показало возможность доставки нуклеиновых кислот непосредственно в клетки без векторов и открыло новый путь для исследования РНК-терапевтических препаратов.
Прежде чем они станут эффективными методами лечения, исследователи должны оптимизировать несколько аспектов терапевтической доставки мРНК. Во-первых, отрицательно заряженная РНК должна пересекать гидрофобные цитоплазматические мембраны в высоких концентрациях во время трансфекции (трансфекция — процесс введения нуклеиновой кислоты в клетки эукариот невирусным методом - прим.ред.). Кроме того, экзогенная РНК не должна вызывать токсичный иммунный ответ, попав в клетки-мишени. Последние достижения в области реагентов для переноса РНК позволяют преодолеть эти препятствия.
Набор для трансфекции TransIT®-mRNA (производитель - https://www.mirusbio.com/) позволяет ученым переносить большие РНК и управляющие РНК CRISPR с высокой эффективностью при минимальной клеточной токсичности. Каждый набор содержит реагенты для доставки РНК различных размеров в разнообразные типы клеток. Реагенты сывороточно совместимы, что обеспечивает большую гибкость в экспериментальных рабочих процессах и устраняет необходимость частой смены среды. Благодаря меньшей клеточной токсичности исследователи сохраняют плотность и здоровье клеток и сокращают потери образцов.
Этот кит идеально подходит для специализированных приложений, таких как производство вирусов, экспрессия белков и редактирование генома CRISPR. В экспериментах по редактированию генома клеток линий HEK293T/17, U2OS и NHDF, трансфецированные мРНК Cas9 и целевой гРНК с помощью TransIT®-mRNA Transfection Kit, показали высокий уровень редактирования генома, что свидетельствует об успешной трансфекции РНК в эти клеточные линии.
Кроме того, фибробласты, трансфецированные с помощью этого набора, сохраняли отличную жизнеспособность клеток и имели приблизительно 80% эффективность трансфекции в типичном тесте трансфекции EGFP, в то время как клетки, трансфецированные с помощью традиционных реагентов для трансфекции, показали только 50% эффективность трансфекции и высокую токсичность с резким снижением общей плотности клеток. Наконец, TransIT®-mRNA Transfection Kit также облегчает трансфекцию в сложных типах клеток, таких как дендритные клетки. Эти многообещающие разработки в области высокоэффективной и низкотоксичной доставки мРНК меняют ландшафт мРНК-терапии в применении к человеку.
