Ein Team von synthetischen Biologen an der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) hat kürzlich einen Weg entdeckt, der die Effizienz der Proteinproduktion von synthetischer mRNA um das bis zu 10-fache steigern könnte, was die Wirksamkeit von mRNA-Impfstoffen und -Medikamenten – wie den verwendeten – bedeutet B. gegen Krebs, COVID-19 oder andere genetische Krankheiten, wird mit einer noch geringeren Dosierung der mRNAs stark gesteigert.
mRNAs können synthetisiert werden, um unseren Zellen beizubringen, jede Art von Proteinen wie Antigenen, Enzymen und Hormonen herzustellen, die für die Bekämpfung von Infektionen und die Regulierung von Körperfunktionen unerlässlich sind. Daher ist mRNA wohl eine bevorzugte Option für Impfstoffe und Behandlungen für viele verschiedene Arten von Krankheiten .
Für mRNA-Medikamente und -Impfstoffe sind jedoch häufig hohe Dosierungen und wiederholte Injektionen erforderlich, um eine ausreichende Menge an Protein im Körper zu erzeugen. Daher ist die Verbesserung der Wirksamkeit von mRNA – beispielsweise durch Erhöhung der Effizienz der Proteinproduktion – ein heißes Thema unter Wissenschaftlern wie unser Immunsystem System könnte beispielsweise mit mehr bestimmten Antikörpern besser funktionieren.
Nun hat ein Team unter der Leitung von Prof. Becki Kuang Yi, Assistenzprofessorin am Department of Chemical and Biological Engineering der HKUST, einen Weg entdeckt, der sowohl die Lebensdauer als auch die Effizienz von mRNA erhöhen könnte.
Der optimierte mRNA-Schwanz würde ihn vor sofortigem Abbau schützen und könnte länger in der Zelle bleiben, wodurch die Effizienz der Proteinproduktion um das bis zu 10-fache gesteigert wird. Bildnachweis: HKUST
Nach der Generierung verschiedener mRNA-Schwanzsequenzen entdeckte das Team von Prof. Kuang schließlich optimierte Sequenzen, die 3- bis 10-mal so viele Proteine produzieren konnten wie nicht optimierte Schwanzsequenzen, die üblicherweise für synthetische mRNAs sowohl auf menschlichen Zellen als auch auf Mäusen verwendet werden. Die Dauer der Proteinproduktion wird ebenfalls verdoppelt.
Diese neue Technologie wird nicht nur die Menge und Anzahl der Injektionen reduzieren, die für mRNA-Medikamente und -Impfstoffe benötigt werden, sondern möglicherweise auch die Behandlungskosten senken. Es kann auch zusammen mit anderen mRNA-Verstärkungstechnologien verwendet werden, um die Proteinproduktion synergetisch zu steigern.
„Die Steigerung der Proteinproduktion synthetischer mRNA ist im Allgemeinen für alle mRNA-Medikamente und -Impfstoffe von Vorteil“, sagte Prof. Kuang.
Der optimierte mRNA-Schwanz (rechts) konnte noch 48 Stunden nach der Abgabe an die Zellen Protein (hellgrün gefärbt) synthetisieren, im Vergleich zum nicht optimierten Schwanz, dessen Proteinproduktion fast zum Erliegen gekommen ist. Bildnachweis: HKUST
„In Zusammenarbeit mit der Sun Yat-Sen University untersucht unser Team nun die Verwendung von optimierten Schwänzen für mRNA-Krebsimpfstoffe bei Tieren. Wir freuen uns auch auf die Zusammenarbeit mit Pharmaunternehmen, um diese Erfindung auf mRNA-Therapeutika und Entwicklungspipelines für Impfstoffe zu übertragen der Gesellschaft zugute kommen.“
Das Ergebnis wurde kürzlich online im Journal of veröffentlicht Molekulare Therapie – Nukleinsäuren.
mRNA-Medikamente und -Impfstoffe haben in den letzten Jahren aufgrund ihrer Wirksamkeit beim Schutz vor schweren Zuständen bestimmter übertragbarer Krankheiten wie COVID-19 und ihres hohen Potenzials bei der Behandlung chronischer Krankheiten wie Krebs viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Mehr Informationen:
Cheuk Yin Li et al, Cytidin-haltige Schwänze verstärken und verlängern die Proteinproduktion synthetischer mRNA in Zellen und in vivo, Molekulare Therapie – Nukleinsäuren (2022). DOI: 10.1016/j.omtn.2022.10.003