باز کردن پتانسیل mRNA برای مبارزه با سرطان | اخبار MIT

اگر آموزش سیستم ایمنی بدن برای حمله به سلول های سرطانی به آسانی آموزش آن برای مبارزه با کووید-19 باشد، چه؟ بسیاری از مردم بر این باورند که فناوری پشت برخی از واکسن‌های کووید-19، RNA پیام‌رسان، نویدبخش تحریک پاسخ‌های ایمنی به سرطان است.

اما استفاده از RNA پیام رسان یا mRNA برای واداشتن سیستم ایمنی به حمله طولانی و تهاجمی به سلول های سرطانی – در حالی که سلول های سالم را به حال خود رها می کند – یک چالش بزرگ بوده است.

MIT spinout Strand Therapeutics در حال تلاش برای حل این مشکل با کلاس پیشرفته‌ای از مولکول‌های mRNA است که برای تشخیص نوع سلول‌هایی که در بدن با آن‌ها مواجه می‌شوند و بیان پروتئین‌های درمانی تنها زمانی که وارد سلول‌های بیمار شده‌اند طراحی شده‌اند.

Jacob Becraft PhD '19، مدیر عامل Strand توضیح می دهد: “این در مورد یافتن راه هایی برای مقابله با نسبت سیگنال به نویز است، سیگنال در بافت هدف و نویز در بافت غیر هدف بیان می شود.” فناوری ما سیگنال را برای بیان پروتئین‌های بیشتر برای مدت طولانی‌تر تقویت می‌کند و در عین حال به طور موثر بیان خارج از هدف mRNA را حذف می‌کند.

استرند قرار است اولین کارآزمایی بالینی خود را در ماه آوریل آغاز کند، که در حال آزمایش توانایی یک مولکول mRNA خودتکثیر شونده برای بیان سیگنال های ایمنی مستقیماً از یک تومور است و سیستم ایمنی را تحریک می کند تا مستقیماً به سلول های تومور حمله کند و آنها را بکشد. همچنین به عنوان یک بهبود احتمالی برای درمان های موجود برای تعدادی از تومورهای جامد در حال آزمایش است.

تیم Strand در حالی که برای تجاری‌سازی نوآوری‌های اولیه خود تلاش می‌کند، به افزودن قابلیت‌هایی به آنچه «داروهای قابل برنامه‌ریزی» می‌نامد، ادامه می‌دهد و توانایی مولکول‌های mRNA را برای درک محیط خود و ایجاد پاسخ‌های قوی و هدفمند در جایی که بیشتر مورد نیاز است، بهبود می‌بخشد.

بکرافت می‌گوید: «mRNA خودتکثیر شونده اولین چیزی بود که ما در زمان حضور در MIT و در چند سال اول در استرند پیشگام بودیم. اکنون ما به سمت رویکردهایی مانند mRNA های حلقوی نیز رفته ایم، که به هر مولکول mRNA اجازه می دهد پروتئین بیشتری را برای مدت طولانی تری بیان کند، به طور بالقوه برای هفته ها در یک زمان. و هرچه مجموعه داده‌های خاص نوع سلولی ما بزرگ‌تر شود، در تمایز انواع سلول‌ها بهتر عمل می‌کنیم، که این مولکول‌ها را چنان هدفمند می‌کند که بتوانیم سطح ایمنی بالاتری در دوزهای بالاتر داشته باشیم و درمان‌های قوی‌تری ایجاد کنیم.

هوشمند کردن mRNA

بکرافت اولین طعم خود را از MIT به عنوان دانشجوی کارشناسی در دانشگاه ایلینویز زمانی که یک دوره کارآموزی تابستانی را در آزمایشگاه پروفسور باب لانگر موسسه MIT دریافت کرد.

بکرافت به یاد می‌آورد: «اینجا بود که یاد گرفتم چگونه تحقیقات آزمایشگاهی را می‌توان به شرکت‌های spinout ترجمه کرد.

این تجربه به اندازه کافی بر Becraft تأثیر گذاشت که او پاییز بعد برای کسب دکترای خود به MIT بازگشت و در آنجا در مرکز زیست شناسی مصنوعی زیر نظر استاد مهندسی زیستی و مهندسی برق و علوم کامپیوتر رون وایس کار کرد. در آن زمان، او با پسادکتر تاسوکو کیتادا برای ایجاد «سوئیچ‌های» ژنتیکی که می‌تواند بیان پروتئین در سلول‌ها را کنترل کند، همکاری کرد.

Becraft و Kitada متوجه شدند که تحقیقات آنها می تواند پایه و اساس یک شرکت در حدود سال 2017 باشد و شروع به گذراندن وقت در مرکز اعتماد مارتین برای کارآفرینی MIT کردند. آنها همچنین حمایت دریافت کردند Sandbox MIT و در نهایت با دفتر مجوز فناوری برای ایجاد مالکیت معنوی اولیه Strand همکاری کرد.

“ما با این سوال شروع کردیم که بالاترین نیاز برآورده نشده که به ما اجازه می دهد تز این فناوری را نیز اثبات کنیم، کجاست؟ و این رویکرد در کجا ارتباط درمانی خواهد داشت که یک جهش کوانتومی به جلو نسبت به آنچه دیگران انجام می‌دهند است؟» بکرافت می گوید. اولین جایی که نگاه کردیم انکولوژی بود.

مردم چندین دهه است که روی ایمونوتراپی سرطان کار می کنند، که سیستم ایمنی بدن بیمار را در برابر سلول های سرطانی تبدیل می کند. دانشمندان در این زمینه داروهایی ابداع کرده اند که نتایج قابل توجهی را در بیماران مبتلا به سرطان های تهاجمی و در مراحل آخر ایجاد می کند. اما اکثر ایمونوتراپی‌های سرطان نسل بعدی مبتنی بر پروتئین‌های نوترکیب (ساخته شده در آزمایشگاه) هستند که تحویل آن‌ها به اهداف خاصی در بدن دشوار است و به اندازه کافی فعال نمی‌مانند تا به طور مداوم یک پاسخ بادوام ایجاد کنند.

اخیراً، شرکت هایی مانند Moderna، که بنیانگذاران آن شامل فارغ التحصیلان MIT نیز می شوند، در استفاده از mRNA ها برای ایجاد پروتئین در سلول ها پیشگام بوده اند. اما تا به امروز، آن مولکول‌های mRNA قادر به تغییر رفتار بر اساس نوع سلول‌هایی که وارد می‌شوند، نبوده‌اند و برای مدت زیادی در بدن دوام نمی‌آورند.

بکرافت می‌گوید: «اگر می‌خواهید سیستم ایمنی را با یک سلول تومور درگیر کنید، mRNA باید از خود سلول تومور بیان شود، و باید در مدت زمان طولانی بیان شود. غلبه بر این چالش ها با نسل اول فناوری های mRNA سخت است.

استرند چیزی را توسعه داده است که آن را اولین زبان برنامه نویسی mRNA در جهان می نامد که به شرکت اجازه می دهد بافت هایی را که mRNA هایش پروتئین ها را در آنها بیان می کنند را مشخص کند.

Becraft می‌گوید: «ما یک پایگاه داده ساختیم که می‌گوید: «در اینجا همه سلول‌های مختلفی وجود دارد که mRNA می‌تواند به آنها تحویل داده شود، و در اینجا همه امضاهای microRNA آنها وجود دارد، و سپس از ابزارهای محاسباتی و یادگیری ماشینی برای تمایز سلول‌ها استفاده می‌کنیم». توضیح می دهد. به عنوان مثال، من باید مطمئن شوم که RNA پیام رسان زمانی که در سلول کبد است خاموش می شود، و باید مطمئن شوم که وقتی در سلول تومور یا سلول T است روشن می شود.

استرند همچنین از تکنیک هایی مانند خودتکثیر mRNA برای ایجاد بیان پروتئین بادوام تر و پاسخ های ایمنی استفاده می کند.

Becraft توضیح می‌دهد: «نسخه‌های اولیه درمان‌های mRNA، مانند واکسن‌های کووید-19، فقط نحوه عملکرد mRNA‌های طبیعی بدن ما را خلاصه می‌کنند. mRNA های طبیعی چند روز، شاید کمتر، دوام می آورند و یک پروتئین واحد را بیان می کنند. آنها هیچ کنش وابسته به زمینه ندارند. این بدان معناست که هر کجا mRNA تحویل داده شود، فقط برای مدت کوتاهی یک مولکول را بیان می کند. این برای یک واکسن عالی است، اما زمانی که بخواهید پروتئینی بسازید که در واقع درگیر یک فرآیند بیولوژیکی است، بسیار محدودتر است، مانند فعال کردن یک پاسخ ایمنی در برابر یک تومور که ممکن است چند روز یا هفته طول بکشد.

فناوری با پتانسیل گسترده

اولین کارآزمایی بالینی استرند تومورهای جامد مانند ملانوم و سرطان سینه سه گانه منفی را هدف قرار می دهد. این شرکت همچنین به طور فعال در حال توسعه درمان های mRNA است که می تواند برای درمان سرطان خون استفاده شود.

بکرافت می‌گوید: «با ادامه ریسک‌زدایی از ترجمه علم و ایجاد فن‌آوری‌های جدید، ما در حوزه‌های جدیدی گسترش خواهیم یافت.

استرند قصد دارد با شرکت های بزرگ داروسازی و همچنین سرمایه گذاران برای ادامه توسعه داروها شریک شود. علاوه بر این، بنیانگذاران بر این باورند که نسخه‌های بعدی درمان‌های mRNA آن را می‌توان برای درمان طیف وسیعی از بیماری‌ها مورد استفاده قرار داد.

Becraft می‌گوید: «تز ما این است: بیان تقویت‌شده در سلول‌های هدف خاص و برنامه‌ریزی‌شده برای دوره‌های زمانی طولانی». «از این رویکرد می‌توان استفاده کرد [immunotherapies like] درمان با سلول T CAR، هم در شرایط انکولوژی و هم در شرایط خودایمنی. همچنین بسیاری از بیماری ها وجود دارند که نیاز به تحویل خاص نوع سلولی و بیان پروتئین در درمان دارند، از بیماری کلیوی گرفته تا انواع بیماری های کبدی. ما می توانیم تصور کنیم که فناوری ما برای همه اینها استفاده می شود.