Terobosan mRNA dapat memungkinkan pengembangan perawatan yang dipersonalisasi untuk kanker dan cacat genetik: tim ilmuwan Polandia dinominasikan untuk Penghargaan Inventor Eropa 2018.
- Prasyarat untuk pengobatan yang dipersonalisasi sepenuhnya dengan efektivitas maksimum adalah menawarkan terapi yang disesuaikan dengan pasien individu dan penyakit spesifik mereka, juga pada tingkat sel.
Ini adalah tujuan ilmuwan Polandia: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz dan tim mereka.
Mereka telah mengembangkan ujung molekul mRNA yang tahan lama, lebih efektif, dan mudah diproduksi - yang disebut cap, yang menginstruksikan sel untuk menghasilkan protein tertentu.
Teknik yang diusulkan oleh para ilmuwan memungkinkan kita untuk memikirkan solusi medis yang memperbaiki sistem informasi genetik tubuh tanpa membuat perubahan langsung pada DNA pasien.
Atas pencapaiannya, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz dan tim ilmuwan dari Universitas Warsawa dinominasikan untuk final European Inventor Award 2018 dalam kategori "Research". Pemenang penghargaan EPO tahun ini akan diumumkan pada upacara yang akan berlangsung pada 7 Juni di Paris.
"Konsep yang diusulkan oleh para ilmuwan Polandia dapat memperluas penggunaan obat yang dipersonalisasi berdasarkan biologi molekuler," kata Benoît Battistelli, presiden EPO. "Penemuan ini mencerminkan bagaimana penelitian medis Eropa membantu menciptakan konsep baru untuk pengobatan kanker dan penyakit mematikan lainnya yang berpotensi bermanfaat bagi jutaan orang."
Pengalaman pribadi yang berkontribusi pada pengembangan pengobatan yang dipersonalisasi
Bagi Jacek Jemielity, yang bekerja di bidang kimia bioorganik di Universitas Warsawa, masalah pengembangan metode baru untuk mengobati penyakit seperti kanker sangatlah penting.
Sementara timnya meneliti pengembangan mRNA yang lebih stabil dan dimodifikasi secara kimiawi sebagai pembawa obat, putrinya menderita leukemia.
“Saya menghabiskan banyak waktu di rumah sakit tempat saya melihat banyak anak berjuang untuk hidup mereka,” kata Jemielity. "Penyakitnya adalah motivasi yang sangat penting untuk pekerjaan saya."
Dan meskipun putri ilmuwan telah pulih sepenuhnya, lebih dari 10 juta kasus baru dari berbagai bentuk kanker didiagnosis setiap tahun.
Kanker, dalam segala bentuknya, adalah penyebab kematian nomor dua di dunia. Perawatan standar seperti pembedahan, terapi radiasi, dan kemoterapi membuat kemajuan yang signifikan.
Namun, fakta bahwa, menurut perkiraan, dua dari lima orang dapat mengembangkan kanker sepanjang hidup mereka, dan akibatnya biaya finansial yang besar dan dampaknya pada kehidupan pasien, telah menjadikan penelitian tentang konsep baru dalam pengobatan kanker sebagai prioritas medis.
Arah pengobatan yang menjanjikan adalah bidang pengobatan yang dipersonalisasi, menawarkan terapi berdasarkan DNA pasien.
Tujuannya adalah untuk memahami penyebab genetik penyakit, baik dengan menemukan area DNA yang mengarah pada perkembangannya, atau dengan menemukan mutasi genetik yang bertanggung jawab atas pertumbuhan sel abnormal yang khas dari kanker.
Konsep baru modifikasi mRNA
DNA manusia mengandung sekitar 20.000 gen yang berisi petunjuk untuk membuat protein, enzim, dan partikel lain yang menyusun tubuh.
Namun, membuat perubahan pada DNA sangat mahal, sulit, dan berisiko sehingga beberapa terapi gen telah disetujui hingga saat ini.
Mereka sebagian besar didasarkan pada retrovirus yang dimodifikasi yang dapat menyelinap melalui mekanisme pertahanan sel dan memasukkan informasi baru langsung ke dalam inti sel.
Pendekatan yang jauh lebih tidak invasif adalah berfokus pada cara informasi yang tertulis dalam DNA ditransfer ke ribosom sel, di mana perintah yang dikodekan dalam DNA untuk produksi protein dilakukan.
Molekul yang disebut messenger RNA (mRNA) bertanggung jawab untuk mengirimkan informasi ini. Sifatnya berumur pendek, sehingga enzim dan protein manusia biasanya mendegradasi mRNA yang dimodifikasi secara eksternal yang dimasukkan sebelum mengkomunikasikan efek terapeutik yang dimaksudkan ke ribosom.
Berdasarkan penelitian yang dimulai empat dekade sebelumnya, Jemielity dan timnya mengusulkan pendekatan yang berbeda, dengan fokus pada struktur halus di akhir setiap molekul mRNA, yang dikenal sebagai tutup 5 '. “Struktur topi sangat penting untuk metabolisme mRNA, karena tanpanya, mRNA rusak dengan sangat cepat dan tidak dapat menjalankan fungsinya. Oleh karena itu tutupnya melindungi mRNA dari degradasi. '
Tim peneliti mengubah salah satu dari sekitar 80.000 atom molekul mRNA dengan mengganti atom oksigen dengan atom belerang. Penutup mRNA sintetis dibuat dengan cara ini.
Penemuan yang dipatenkan - disebut Beta-S-ARCA - menyebabkan terciptanya mRNA yang stabil, lima kali lebih efektif dan tiga kali lebih stabil di dalam sel daripada molekul yang terbentuk secara alami, membuka jalan bagi pengembangan terapi berbasis mRNA.
Dari laboratorium ke pasar
Setelah dimulainya proses paten Eropa pada tahun 2008, tim membentuk kemitraan dengan BioNTech dari Universitas Mainz (Jerman), yang mengkhususkan diri pada terapi gen.
Uji klinis awal menggunakan topi mRNA yang dikembangkan oleh tim UW dimulai dua tahun kemudian. Pada tahun 2013, BioNTech melisensikan teknologi mRNA stabil kepada perusahaan farmasi paling penting, termasuk Sanofi S.A. Prancis. dan Genetech Inc.
Pada Juli 2017, BioNTech menerbitkan hasil yang menjanjikan dari uji coba manusia pertama dari vaksin anti kanker berbasis mRNA yang dipersonalisasi menggunakan topi yang dikembangkan oleh Jemielity dan timnya.
Delapan dari 13 peserta penelitian yang mengalami kekambuhan melanoma regresif tidak memiliki sel kanker selama 23 bulan penelitian.
Sebaliknya, satu dari lima orang lainnya yang mengalami tumor baru memang menunjukkan penyusutan tumor.
Vaksin studi, yang juga dapat diadaptasi untuk mengobati jenis kanker lain, didasarkan pada urutan DNA tumor pasien dan membandingkannya dengan jaringan normal.
Setelah mutasi teridentifikasi, mRNA yang diubah secara artifisial disuntikkan ke dalam tubuh pasien, sehingga sistem kekebalan dapat mendeteksi dan menghancurkan sel kanker.
BionTech berencana untuk menguji teknologi ini bersama dengan obat anti kanker yang disebut Tecentriq.
Tim peneliti
Sudah di tahun 1980-an, karyawan Universitas Warsawa jauh di depan rekan-rekan mereka dalam menangani stabilisasi mRNA, jauh sebelum mRNA dianggap sebagai elemen struktural yang berpotensi dapat digunakan dalam terapi penyelamatan jiwa.
Edward Darżynkiewicz, anggota tim yang berpengalaman, memperoleh gelar masternya pada tahun 1970 dan mempertahankan tesis doktoralnya di bidang kimia organik di Universitas Warsawa pada tahun 1976, dan dari tahun 2009 ia bekerja di Universitas Warsawa sebagai profesor penuh fisika.
Dia adalah kepala Laboratorium Ekspresi Gen di Departemen Fisika di Universitas Warsawa dan Laboratorium Interdisipliner Biologi Molekuler dan Biofisika di Pusat Teknologi Baru di Universitas Warsawa.
Pada 2015, dia dianugerahi Medali Leon Marchlewski untuk pencapaian luar biasa dalam biokimia dan biofisika. Dia adalah rekan penulis dari 208 publikasi ilmiah, tiga paten Eropa dan satu paten AS.
Jacek Jemielity juga telah bekerja di Center of New Technologies di Universitas Warsawa sebagai profesor kimia organik sejak 2013 dan saat ini dia adalah kepala Laboratorium Kimia Organik di sana.
Dia adalah penulis tiga paten Eropa dan hampir 100 publikasi ilmiah. Atas prestasi ilmiahnya, ia menerima Penghargaan dari Rektor Universitas Warsawa dan Penghargaan dari Fakultas Fisika Universitas Warsawa.
Joanna Kowalska telah menjadi asisten profesor di Fakultas Fisika, Departemen Biofisika, Universitas Warsawa sejak 2011. Saat ini, ia juga sebagai manajer proyek.
Ms Joanna adalah penulis lebih dari 50 karya ilmiah dan tiga paten Eropa. Dia menerima Penghargaan Gelar Kedua Rektor Universitas Warsawa, Penghargaan Fakultas Fisika Universitas Warsawa dan Penghargaan Prof. Pieńkowski.
Pada tahun 2018, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz, dan tim mereka juga mendapatkan penghargaan atas penemuan mereka dengan Penghargaan Ekonomi Presiden Polandia dalam kategori "Penelitian dan Pengembangan".
