Onderzoekers van de Chalmers University of Technology, Zweden, zijn erin geslaagd een methode te ontwikkelen om mRNA-moleculen te labelen. Zo kunnen ze met behulp van een microscoop in realtime hun weg door de cellen volgen. En dat zonder hun eigenschappen of latere activiteit te beïnvloeden. Deze doorbraak is van groot belang kunnen zijn voor de ontwikkeling van nieuwe, op RNA gebaseerde geneesmiddelen. De corona-vaccins van BioNTech/Pfizer (Comirnaty) en Moderna zijn daar voorbeelden van.
Op RNA gebaseerde geneesmiddelen bieden een reeks nieuwe mogelijkheden om ziekten te voorkomen, te behandelen en eventueel te genezen. Momenteel is de toediening van RNA-middelen in de cel inefficiënt. Willen nieuwe vaccins hun potentieel waar maken, dan moeten de toedieningsmethoden worden geoptimaliseerd. De Zweedse onderzoekers publiceerden in het prestigieuze Journal of the American Chemical Society een nieuwe methode. Dat kan de ontwikkeling van medicijnen op basis van mRNA een grote stap voorwaarts brengen.
“Onze methode kan helpen bij het oplossen van een van de grootste problemen bij het ontdekken en ontwikkelen van geneesmiddelen. Dat zal de verschuiving van traditionele geneesmiddelen naar op RNA gebaseerde therapeutica vergemakkelijken”, aldus Marcus Wilhelmsson, hoogleraar aan het departement Chemie en Chemische Technologie van de Chalmers University of Technology.
Fluorescerend mRNA
Het onderzoek achter de methode is verricht in samenwerking met chemici en biologen van Chalmers en het biofarmaceutisch bedrijf AstraZeneca, via hun gezamenlijk onderzoekscentrum FoRmulaEx. Er werkte ook een onderzoeksgroep van het Pasteur-Instituut in Parijs mee.
Een van de bouwstenen van RNA wordt vervangen door een fluorescerende variant. Deze behoudt daarbij zijn natuurlijke eigenschappen. Dit betekent een doorbraak die nog nooit eerder met succes is bereikt. De fluorescentie stelt de onderzoekers bovendien in staat functionele mRNA-moleculen in realtime te volgen en met behulp van een microscoop te zien hoe zij in de cellen worden opgenomen.
Een uitdaging bij het werken met mRNA is dat de moleculen zeer groot en geladen zijn, maar tegelijkertijd ook kwetsbaar. Zij kunnen niet rechtstreeks in de cellen terechtkomen. Ze moeten dus worden verpakt. De methode die tot dusver het meest succesvol is gebleken, maakt gebruik van zeer kleine druppeltjes -lipiden nanodeeltjes- om het mRNA in te kapselen.
Er is nog steeds grote behoefte aan de ontwikkeling van nieuwe en efficiëntere lipidennanodeeltjes. Daar werken de onderzoekers van Chalmers-onderzoekers ook aan. Om dat te kunnen doen, is het nodig te begrijpen hoe mRNA in cellen wordt opgenomen. De mogelijkheid om in realtime te volgen hoe de lipiden nanodeeltjes en het mRNA door de cel worden gedistribueerd, is daarom een belangrijk hulpmiddel. “Het grote voordeel van deze methode is dat we nu gemakkelijk kunnen zien waar in de cel het afgeleverde mRNA naartoe gaat en in welke cellen het eiwit wordt gevormd, zonder het natuurlijke vermogen van RNA om eiwitten te vertalen te verliezen”, zegt wetenschapper Elin Esbjörner.
Cruciale informatie
Onderzoekers op dit gebied kunnen de methode gebruiken om meer kennis te verwerven over hoe het opnameproces werkt. Zo kan het ontdekkingsproces van nieuwe geneesmiddelen worden versneld. De nieuwe methode levert nauwkeuriger en gedetailleerdere kennis op dan de huidige methoden om RNA onder een microscoop te bestuderen.
“Tot nu toe was het niet mogelijk om de natuurlijke snelheid en efficiëntie te meten waarmee RNA in de cel werkt. Dit betekent dat je de verkeerde antwoorden krijgt op de vragen die je stelt als je een nieuw geneesmiddel probeert te ontwikkelen”, aldus Marcus Wilhelmsson. “Dan wordt het moeilijk om een nieuw geneesmiddel te ontwikkelen.”
Lees hier het artikel in Journal of the American Chemical Society.
Ook interessant: mRNA-technologie kan revolutie ontketenen in strijd tegen kanker
