Neue Methoden, RNA-Moleküle kreisförmig anzuordnen, könnten zu wirksameren und langanhaltenderen Therapien führen, wie eine Studie von Forschern der University of California San Diego zeigt. Der Fortschritt ist vielversprechend für eine Reihe von Krankheiten und bietet eine nachhaltigere Alternative zu bestehenden RNA-Therapien, deren Wirksamkeit im Körper oft nur von kurzer Dauer ist.
Die Arbeit ist veröffentlicht In Natur Biomedizintechnik.
RNA-Moleküle haben sich in der modernen Medizin als wirksame Werkzeuge erwiesen. Sie können Gene durch kleine interferierende RNAs (siRNAs) stilllegen oder als Vorlagen für die Herstellung therapeutischer Proteine dienen, wie dies bei Messenger-RNAs (mRNAs) der Fall ist. Im Gegensatz zu Gen-Editierungstechnologien, die dauerhafte Änderungen an der DNA vornehmen, bieten RNA-Therapien einen vorübergehenden, aber hochgradig zielgerichteten Ansatz.
Eine große Herausforderung besteht jedoch darin, dass RNAs nicht lange im Körper verbleiben, was ihre Wirksamkeit einschränkt. Das Konzept der zirkulären RNAs (cRNAs) hat als Lösung für diese Herausforderung an Bedeutung gewonnen. Zirkuläre RNAs haben im Gegensatz zu ihren linearen Gegenstücken eine geschlossene Schleifenstruktur, die sie widerstandsfähiger gegen Abbau macht. Das Problem besteht darin, dass bestehende Methoden zur Herstellung zirkulärer RNAs komplex und ineffizient sind.
Um diese Hürden zu überwinden, entwickelten Forscher unter der Leitung von Prashant Mali, Professor am Shu Chien-Gene Lay Department of Bioengineering an der UC San Diego, zwei neue Methoden zur Herstellung zirkulärer RNAs, die einfach und skalierbar sind. Eine Methode findet innerhalb von Zellen statt und verwendet ein natürlich vorkommendes Protein namens RtcB, um RNA-Stränge zu Schleifen zu spleißen. Die andere Methode hingegen verwendet eine Art bakterielles Enzym, das als Introns der Gruppe II bekannt ist, um zirkuläre RNAs außerhalb von Zellen zu bilden.
Die Forscher entwickelten außerdem einfache Reinigungsschritte, die die Ausbeute an zirkulärer RNA deutlich steigern. Diese Fortschritte bedeuten, dass zirkuläre RNAs einfacher und in größeren Mengen produziert werden können als bisher möglich.
Die zirkulären RNAs wurden in Herzmuskelzellen und Neuronen getestet. Sie zeigten eine verbesserte Stabilität und biologische Aktivität und übertrafen in beiden Zelltypen herkömmliche lineare RNAs. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass zirkuläre RNAs bei der Behandlung von Erkrankungen des Herzens und des Nervensystems von Nutzen sein könnten.
Als nächstes arbeiten die Forscher daran, diese Studien auf zusätzliche In-vivo-Umgebungen auszuweiten.
Weitere Informationen:
Michael Tong et al, Robuste Genom- und Zelltechnik mittels in vitro und in situ zirkularisierter RNAs, Natur Biomedizintechnik (2024). DOI: 10.1038/s41551-024-01245-z