Gennembruddet af mRNA kunne muliggøre udvikling af personaliserede behandlinger for kræft og genetiske defekter: Polsk hold af forskere nomineret til 2018 European Inventor Award.
- Betingelsen for udvikling af fuldt tilpasset medicin med maksimal effektivitet er at tilbyde behandlinger skræddersyet til individuelle patienter og deres specifikke sygdomme, også på mobilniveau.
Dette er målet for polske forskere: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz og deres team.
De har udviklet en holdbar, mere effektiv og let at producere ende af mRNA-molekylet - den såkaldte cap, som instruerer cellen om at producere specifikke proteiner.
Teknikken, som forskerne foreslår, giver os mulighed for at tænke på medicinske løsninger, der korrigerer kroppens genetiske informationssystem uden at foretage direkte ændringer i patientens DNA.
For deres præstationer blev Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz og et team af forskere fra universitetet i Warszawa nomineret til finalen i 2018 European Inventor Award i kategorien "Research". Vinderne af dette års EPO-pris vil blive annonceret ved en ceremoni, der finder sted den 7. juni i Paris.
"Det koncept, som polske forskere foreslår, kunne udvide brugen af personlig medicin baseret på molekylærbiologi," sagde Benoît Battistelli, præsident for EPO. "Denne opfindelse afspejler, hvordan europæisk medicinsk forskning hjælper med at skabe nye koncepter til behandling af kræft og andre dødbringende sygdomme, der potentielt kan gavne millioner af mennesker."
En personlig oplevelse, der bidrog til udviklingen af personlig medicin
For Jacek Jemielity, der arbejder inden for bioorganisk kemi ved universitetet i Warszawa, var spørgsmålet om at udvikle nye metoder til behandling af sygdomme som kræft af særlig betydning.
Mens hans team undersøgte udviklingen af et mere stabilt, kemisk modificeret mRNA som lægemiddelbærer, udviklede hans datter leukæmi.
"Jeg tilbragte meget tid på hospitalet, hvor jeg så mange børn kæmpe for deres liv," siger Jemielity. "Hendes sygdom var en yderst vigtig motivation for mit arbejde."
Og selv om datter af videnskabsmanden er fuldt genoprettet, diagnosticeres mere end 10 millioner nye tilfælde af forskellige former for kræft hvert år.
Kræft, i alle dens former, er den næstledende dødsårsag i verden. Standardbehandlinger såsom kirurgi, strålebehandling og kemoterapi gør betydelige fremskridt.
Det faktum, at to ud af fem mennesker ifølge estimater kan udvikle kræft i hele deres liv og de deraf følgende enorme økonomiske omkostninger og indvirkning på patienters liv, har imidlertid gjort forskning i nye kræftbehandlinger en prioritet inden for medicin.
En lovende behandlingsretning er området med personlig medicin, der tilbyder terapier baseret på patientens DNA.
Målet er at forstå den genetiske årsag til sygdommen, enten ved at lokalisere de områder af DNA, der førte til dens udvikling, eller ved at finde den genetiske mutation, der er ansvarlig for unormal cellevækst, der er typisk for kræft.
Et nyt koncept for mRNA-modifikation
Humant DNA indeholder ca. 20.000 gener, der indeholder instruktioner til fremstilling af proteiner, enzymer og andre partikler, der udgør kroppen.
At foretage ændringer i DNA er imidlertid så dyrt, vanskeligt og risikabelt, at få genterapier er blevet godkendt til dato.
De er for det meste baseret på modificerede retrovira, der kan glide gennem celleforsvarsmekanismer og introducere ny information direkte i cellekernen.
En meget mindre invasiv tilgang er at fokusere på den måde, som information skrevet i DNA overføres til cellens ribosomer, hvor proteinproduktionskommandoer kodet i DNA udføres.
Molekyler kaldet messenger RNA (mRNA) er ansvarlige for at overføre denne information. Det er kortvarig i naturen, så humane enzymer og proteiner har stort set nedbrudt ethvert modificeret eksternt indsat mRNA, før det meddelte ribosomet den tilsigtede terapeutiske virkning.
Baseret på forskning, der startede fire årtier tidligere, foreslog Jemielity og hans team en anden tilgang med fokus på de sarte strukturer i slutningen af hvert mRNA-molekyle, kendt som 5'-hætten. "Hættestrukturen er meget vigtig for mRNA-stofskifte, fordi uden den bryder mRNA meget hurtigt ned og kan ikke udføre sine funktioner. Hætten beskytter derfor mRNA mod nedbrydning. '
Forskergruppen ændrede et af de ca. 80.000 atomer i et typisk mRNA-molekyle ved at erstatte iltatomet med et svovlatom. En syntetisk mRNA-hætte blev oprettet på denne måde.
Den patenterede opfindelse - kaldet Beta-S-ARCA - førte til oprettelsen af et stabilt mRNA, fem gange mere effektivt og tre gange mere stabilt i cellen end et naturligt forekommende molekyle, der åbnede vejen for udvikling af mRNA-baserede terapier.
Fra laboratorium til marked
Efter starten af den europæiske patentproces i 2008 dannede holdet et partnerskab med BioNTech fra University of Mainz (Tyskland), som har specialiseret sig i genterapier.
Indledende kliniske forsøg med mRNA-hætter udviklet af UW-teamet begyndte to år senere. I 2013 licenserede BioNTech den stabile mRNA-teknologi til de vigtigste farmaceutiske virksomheder, herunder franske Sanofi S.A. og Genetech Inc.
I juli 2017 offentliggjorde BioNTech lovende resultater af de første menneskelige forsøg med en personlig mRNA-baseret kræftvaccine ved hjælp af hætter udviklet af Jemielity og hans team.
Otte af de 13 undersøgelsesdeltagere, der havde tilbagefald i regressivt melanom, havde ingen kræftceller i løbet af de 23 måneder af undersøgelsen.
I modsætning hertil viste en af de andre fem personer, der udviklede nye tumorer, en svind af tumoren.
Undersøgelsesvaccinen, som også kan tilpasses til behandling af andre former for kræft, er baseret på sekventering af DNA'et i patientens tumor og sammenligning med normal væv.
Efter at mutationen er identificeret, injiceres kunstigt ændret mRNA i patientens krop, så immunsystemet kan detektere og ødelægge kræftceller.
BionTech planlægger at teste denne teknologi sammen med et lægemiddel mod kræft kaldet Tecentriq.
Forskerhold
Allerede i 1980'erne var medarbejderne i Warszawa Universitet langt foran deres kolleger, der beskæftiger sig med mRNA-stabilisering, længe før det blev betragtet som et strukturelt element, der potentielt kunne bruges i livreddende terapier.
Edward Darżynkiewicz, en erfaren teammedlem, opnåede sin kandidatgrad i 1970 og forsvarede sin doktorafhandling i organisk kemi ved universitetet i Warszawa i 1976, og fra 2009 arbejdede han ved universitetet i Warszawa som fuld professor i fysik.
Han er leder af genetekspressionslaboratoriet ved Institut for Fysik ved Universitetet i Warszawa og det tværfaglige laboratorium for molekylærbiologi og biofysik ved Center for nye teknologier ved universitetet i Warszawa.
I 2015 blev han tildelt Medal of Leon Marchlewski for ekstraordinære præstationer inden for biokemi og biofysik. Han er medforfatter af 208 videnskabelige publikationer, tre europæiske patenter og et amerikansk patent.
Jacek Jemielity har også arbejdet ved Center of New Technologies ved universitetet i Warszawa som professor i organisk kemi siden 2013, og i øjeblikket er han leder af det organiske kemilaboratorium der.
Han er forfatter til tre europæiske patenter og næsten 100 videnskabelige publikationer. For sine videnskabelige præstationer modtog han prisen for rektor ved universitetet i Warszawa og prisen for fakultetet for fysik ved universitetet i Warszawa.
Joanna Kowalska har været adjunkt ved Det Fysiske Fakultet, Institut for Biofysik, Universitetet i Warszawa siden 2011. I øjeblikket er han også projektleder.
Fru Joanna er forfatter til over 50 videnskabelige værker og tre europæiske patenter. Hun modtog Rektor's Second Degree Award fra University of Warsaw, University of Warsaw Faculty of Physics Award og prisen for Prof. Pieńkowski.
I 2018 blev Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz og deres team også hædret for deres opfindelser med den økonomiske pris for Polens præsident i kategorien "Forskning og udvikling".
