ความก้าวหน้าของ mRNA สามารถช่วยให้สามารถพัฒนาการรักษาเฉพาะบุคคลสำหรับโรคมะเร็งและความบกพร่องทางพันธุกรรม: ทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวโปแลนด์ได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัล European Inventor Award ประจำปี 2018
- ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการแพทย์เฉพาะบุคคลที่มีประสิทธิผลสูงสุดคือการเสนอวิธีการรักษาที่เหมาะกับผู้ป่วยแต่ละรายและโรคเฉพาะของพวกเขารวมถึงในระดับเซลล์ด้วย
นี่คือเป้าหมายของนักวิทยาศาสตร์ชาวโปแลนด์: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewiczและทีมของพวกเขา
พวกเขาได้พัฒนาส่วนท้ายของโมเลกุล mRNA ที่ทนทานมีประสิทธิภาพและง่ายต่อการผลิต - ที่เรียกว่า หมวกซึ่งบอกให้เซลล์ผลิตโปรตีนที่เฉพาะเจาะจง
เทคนิคที่เสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ช่วยให้เราคิดถึงวิธีการทางการแพทย์ที่แก้ไขระบบข้อมูลทางพันธุกรรมของร่างกายโดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอของผู้ป่วยโดยตรง
สำหรับความสำเร็จของพวกเขา Jemielity, Kowalska, Darżynkiewiczและทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวอร์ซอได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรอบชิงชนะเลิศของรางวัล European Inventor Award ประจำปี 2018 ในประเภท "การวิจัย" ผู้ชนะรางวัล EPO ประจำปีนี้จะได้รับการประกาศในพิธีซึ่งจะมีขึ้นในวันที่ 7 มิถุนายนในปารีส
"แนวคิดที่เสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวโปแลนด์อาจขยายการใช้ยาเฉพาะบุคคลโดยอาศัยอณูชีววิทยา" Benoît Battistelli ประธาน EPO กล่าว "สิ่งประดิษฐ์นี้สะท้อนให้เห็นว่าการวิจัยทางการแพทย์ของยุโรปช่วยสร้างแนวคิดใหม่ในการรักษาโรคมะเร็งและโรคร้ายแรงอื่น ๆ ที่อาจเป็นประโยชน์ต่อผู้คนนับล้านได้อย่างไร"
ประสบการณ์ส่วนตัวที่มีส่วนช่วยในการพัฒนายาเฉพาะบุคคล
สำหรับ Jacek Jemielity ซึ่งทำงานด้านเคมีชีวอินทรีย์ที่มหาวิทยาลัยวอร์ซอปัญหาในการพัฒนาวิธีการใหม่ ๆ ในการรักษาโรคเช่นมะเร็งมีความสำคัญเป็นพิเศษ
ในขณะที่ทีมของเขากำลังค้นคว้าเกี่ยวกับการพัฒนา mRNA ที่ดัดแปลงทางเคมีที่เสถียรกว่าในฐานะผู้ให้บริการยาลูกสาวของเขาก็เป็นโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาว
“ ฉันใช้เวลาส่วนใหญ่ในโรงพยาบาลที่ซึ่งฉันเห็นเด็ก ๆ หลายคนต่อสู้เพื่อชีวิตของพวกเขา” Jemielity กล่าว "อาการป่วยของเธอเป็นแรงจูงใจที่สำคัญอย่างยิ่งในการทำงานของฉัน"
และแม้ว่าลูกสาวของนักวิทยาศาสตร์จะฟื้นตัวเต็มที่แล้ว แต่ในแต่ละปีมีผู้ป่วยรายใหม่ของมะเร็งในรูปแบบต่างๆมากกว่า 10 ล้านราย
มะเร็งในทุกรูปแบบเป็นสาเหตุการเสียชีวิตอันดับสองของโลก การรักษามาตรฐานเช่นการผ่าตัดการฉายรังสีและเคมีบำบัดกำลังก้าวหน้าอย่างมาก
อย่างไรก็ตามความจริงที่ว่าตามประมาณการคนสองในห้าคนสามารถเป็นมะเร็งได้ตลอดชีวิตและส่งผลให้เกิดต้นทุนทางการเงินจำนวนมากและส่งผลกระทบต่อชีวิตของผู้ป่วยทำให้การวิจัยแนวคิดใหม่ในการรักษาโรคมะเร็งมีความสำคัญในทางการแพทย์
แนวทางการรักษาที่มีแนวโน้มคือการแพทย์เฉพาะบุคคลโดยนำเสนอวิธีการรักษาตามดีเอ็นเอของผู้ป่วย
เป้าหมายคือการทำความเข้าใจสาเหตุทางพันธุกรรมของโรคไม่ว่าจะโดยการค้นหาพื้นที่ของดีเอ็นเอที่นำไปสู่การพัฒนาหรือโดยการค้นหาการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่ทำให้เซลล์เติบโตผิดปกติโดยทั่วไปของมะเร็ง
แนวคิดใหม่ของการปรับเปลี่ยน mRNA
ดีเอ็นเอของมนุษย์มียีนประมาณ 20,000 ยีนที่มีคำแนะนำในการสร้างโปรตีนเอนไซม์และอนุภาคอื่น ๆ ที่ประกอบเป็นร่างกาย
อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงยากและมีความเสี่ยงที่การรักษาด้วยยีนเพียงไม่กี่วิธีได้รับการอนุมัติจนถึงปัจจุบัน
พวกมันส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับ retroviruses ที่ได้รับการแก้ไขซึ่งสามารถผ่านกลไกการป้องกันเซลล์และนำข้อมูลใหม่เข้าสู่นิวเคลียสของเซลล์ได้โดยตรง
วิธีการรุกรานที่น้อยกว่ามากคือการมุ่งเน้นไปที่วิธีที่ข้อมูลที่เขียนใน DNA ถูกถ่ายโอนไปยังไรโบโซมของเซลล์ซึ่งคำสั่งการผลิตโปรตีนที่เข้ารหัสใน DNA จะดำเนินการ
โมเลกุลที่เรียกว่า messenger RNA (mRNA) มีหน้าที่ในการส่งข้อมูลนี้ มันมีอายุสั้นในธรรมชาติดังนั้นโดยทั่วไปแล้วเอนไซม์และโปรตีนของมนุษย์จึงย่อยสลาย mRNA ที่ดัดแปลงจากภายนอกก่อนที่มันจะสื่อสารผลการรักษาที่ตั้งใจไว้กับไรโบโซม
จากการวิจัยที่เริ่มขึ้นเมื่อสี่ทศวรรษก่อนหน้านี้ Jemielity และทีมงานของเขาได้เสนอแนวทางที่แตกต่างออกไปโดยมุ่งเน้นไปที่โครงสร้างที่ละเอียดอ่อนที่ส่วนท้ายของโมเลกุล mRNA แต่ละโมเลกุลหรือที่เรียกว่า 5 'cap “ โครงสร้างของหมวกมีความสำคัญมากสำหรับการเผาผลาญ mRNA เพราะถ้าไม่มีมัน mRNA จะแตกตัวเร็วมากและไม่สามารถทำหน้าที่ได้ ฝาปิดจึงช่วยปกป้อง mRNA จากการย่อยสลาย '
ทีมวิจัยได้เปลี่ยนหนึ่งในประมาณ 80,000 อะตอมของโมเลกุล mRNA ทั่วไปโดยแทนที่อะตอมของออกซิเจนด้วยอะตอมกำมะถัน จึงมีการสร้างหมวก mRNA สังเคราะห์ขึ้น
สิ่งประดิษฐ์ที่ได้รับการจดสิทธิบัตรเรียกว่า Beta-S-ARCA นำไปสู่การสร้าง mRNA ที่เสถียรมีประสิทธิภาพมากกว่าในเซลล์ถึง 5 เท่าและมีความเสถียรมากกว่าโมเลกุลที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติถึง 3 เท่าซึ่งเป็นการเปิดทางสู่การพัฒนาวิธีการรักษาที่ใช้ mRNA
จากห้องปฏิบัติการสู่ตลาด
หลังจากเริ่มกระบวนการจดสิทธิบัตรของยุโรปในปี 2551 ทีมงานได้ร่วมมือกับ BioNTech จากมหาวิทยาลัยไมนซ์ (เยอรมนี) ซึ่งเชี่ยวชาญด้านยีนบำบัด
การทดลองทางคลินิกเบื้องต้นโดยใช้ mRNA caps ที่พัฒนาโดยทีม UW เริ่มขึ้นในสองปีต่อมา ในปี 2013 BioNTech ได้อนุญาตให้ใช้เทคโนโลยี mRNA ที่เสถียรให้กับ บริษัท ยาที่สำคัญที่สุดรวมถึง Sanofi S.A. ของฝรั่งเศส และ Genetech Inc.
ในเดือนกรกฎาคม 2017 BioNTech ได้เผยแพร่ผลการทดลองในมนุษย์ครั้งแรกสำหรับวัคซีนป้องกันมะเร็งที่ใช้ mRNA ส่วนบุคคลโดยใช้หมวกที่พัฒนาโดย Jemielity และทีมงานของเขา
ผู้เข้าร่วมการศึกษา 8 ใน 13 คนที่มีการกลับเป็นซ้ำของมะเร็งผิวหนังชนิดถอยหลังไม่มีเซลล์มะเร็งในช่วง 23 เดือนของการศึกษา
ในทางตรงกันข้ามหนึ่งในห้าคนที่พัฒนาเนื้องอกใหม่แสดงให้เห็นว่าเนื้องอกหดตัว
วัคซีนสำหรับการศึกษาซึ่งอาจปรับให้เข้ากับการรักษามะเร็งชนิดอื่น ๆ ได้โดยอาศัยการจัดลำดับดีเอ็นเอของเนื้องอกของผู้ป่วยและเปรียบเทียบกับเนื้อเยื่อปกติ
หลังจากระบุการกลายพันธุ์แล้ว mRNA ที่ดัดแปลงเทียมจะถูกฉีดเข้าไปในร่างกายของผู้ป่วยเพื่อให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถตรวจจับและทำลายเซลล์มะเร็งได้
BionTech วางแผนที่จะทดสอบเทคโนโลยีนี้ร่วมกับยาต้านมะเร็งชื่อ Tecentriq
ทีมวิจัย
ในช่วงทศวรรษที่ 1980 พนักงานของมหาวิทยาลัยวอร์ซออยู่เหนือเพื่อนร่วมงานของพวกเขาที่เกี่ยวข้องกับการรักษาเสถียรภาพ mRNA มานานก่อนที่จะถือว่าเป็นองค์ประกอบโครงสร้างที่สามารถใช้ในการบำบัดเพื่อช่วยชีวิตได้
Edward Darżynkiewiczสมาชิกในทีมที่มีประสบการณ์สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโทในปี 1970 และได้รับการปกป้องวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกสาขาเคมีอินทรีย์ที่มหาวิทยาลัยวอร์ซอในปี 2519 และตั้งแต่ปี 2552 เขาทำงานที่มหาวิทยาลัยวอร์ซอในตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์เต็มรูปแบบ
เขาเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการการแสดงออกของยีนที่ภาควิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยวอร์ซอว์และห้องปฏิบัติการสหวิทยาการของอณูชีววิทยาและชีวฟิสิกส์ที่ศูนย์เทคโนโลยีใหม่ของมหาวิทยาลัยวอร์ซอว์
ในปี 2558 เขาได้รับเหรียญจาก Leon Marchlewski สำหรับความสำเร็จพิเศษด้านชีวเคมีและชีวฟิสิกส์ เขาเป็นผู้ร่วมเขียนสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ 208 ฉบับสิทธิบัตรในยุโรป 3 ฉบับและสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาหนึ่งฉบับ
Jacek Jemielity ยังทำงานที่ Center of New Technologies ที่มหาวิทยาลัยวอร์ซอว์ในตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านเคมีอินทรีย์ตั้งแต่ปี 2556 และปัจจุบันดำรงตำแหน่งหัวหน้าห้องปฏิบัติการเคมีอินทรีย์ที่นั่น
เขาเป็นผู้เขียนสิทธิบัตรในยุโรป 3 ฉบับและสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์เกือบ 100 ฉบับ สำหรับความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ของเขาเขาได้รับรางวัลอธิการบดีของมหาวิทยาลัยวอร์ซอและรางวัลคณะฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยวอร์ซอ
Joanna Kowalska เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่คณะฟิสิกส์ภาควิชาชีวฟิสิกส์มหาวิทยาลัยวอร์ซอตั้งแต่ปี 2554 ปัจจุบันเขายังเป็นผู้จัดการโครงการ
Ms Joanna เป็นผู้เขียนผลงานทางวิทยาศาสตร์กว่า 50 ชิ้นและสิทธิบัตรของยุโรป 3 ฉบับ เธอได้รับรางวัลปริญญาตรีอันดับสองของมหาวิทยาลัยวอร์ซอว์รางวัลคณะฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยวอร์ซอและรางวัลศ. Pieńkowski
ในปี 2018 Jemielity, Kowalska, Darżynkiewiczและทีมของพวกเขายังได้รับเกียรติจากสิ่งประดิษฐ์ของพวกเขาด้วยรางวัลเศรษฐกิจของประธานาธิบดีแห่งโปแลนด์ในหมวด "การวิจัยและพัฒนา"
