211service.com
Jak wyciszanie genów może zapewnić lekarstwo?
Możliwość selektywnego wyciszania genów za pomocą techniki zwanej interferencją RNA (RNAi) zrewolucjonizowała biologię. Kiedy naukowcy przekażą komórce w laboratorium kopię dwuniciowego RNA określonego genu, komórka zapobiegnie ekspresji jej natywnej kopii tego genu. Naukowcy mogą teraz badać funkcję dowolnego genu, wyciszając go za pomocą RNAi, a następnie monitorując wpływ na operacje komórki. Terapie opierające się na technice zwalczania chorób, takich jak zwyrodnienie plamki żółtej, są obecnie w fazie badań klinicznych (zob Terapie RNAi w fazie rozwoju ).
Interferencja RNA została po raz pierwszy odkryta przez Andrew Fire i Craiga Mello podczas ich prac nad robakami C. elegans, pokazanymi powyżej. (Źródło: James King-Holmes / Science Photo Library)
RNAi po raz pierwszy zaobserwowano w petuniach w 1990 roku przez naukowców z DNA Plant Technology Corporation w Oakland w Kalifornii, ale w tamtym czasie nie wiedzieli, jak i dlaczego to się stało. W 1998 roku naukowcy pod kierunkiem Andrzej Ogień , obecnie profesor patologii i genetyki w Stanford Medical School oraz Craig Mello , obecnie profesor medycyny molekularnej w University of Massachusetts Medical School, scharakteryzował mechanizm wyciszania genów. Ich skrupulatne eksperymenty na robakach wykazały, że kluczową rolę odgrywa dwuniciowe RNA. Było wiele niewyjaśnionych zjawisk, które zaczęliśmy układać w puzzle, które wyglądały jak historia czysto RNA, mówi Fire. Para wygrała Nagroda Nobla 2006 w dziedzinie fizjologii lub medycyny za pracę nad RNAi z 1998 roku.
RNAi występuje naturalnie, mówi Ogień, i jest jednym z narzędzi komórek do regulacji ekspresji genów. Zjawisko to wydaje się odgrywać rolę w zwalczaniu infekcji wirusowych, a także może być zaangażowane w zmiany molekularne, które powodują, że komórki stają się rakowe. Przegląd technologii rozmawiał z Andrew Fire o potencjale RNAi w terapii oraz o jego obecnej pracy nad wpływem wyciszania genów na choroby takie jak rak.
Przegląd technologii : Ogólnie rzecz biorąc, jak działa interferencja RNA?
Andrzej Ogień: Mechanizm zasadniczo obejmuje rozpoznawanie i reakcję. Kiedy komórka widzi dwuniciowy RNA, jej pierwszą odpowiedzią jest pocięcie go na kawałki, co jest zrozumiałe, biorąc pod uwagę, że dwuniciowy RNA jest charakterystyczną strukturą podczas replikacji wirusów. Jeśli komórka to widzi, dobrym pomysłem jest posiekanie. Ale komórka idzie o krok dalej. Nie tylko chce to posiekać, ale także znaleźć wszystko, co wygląda na to, na wypadek, gdyby pominął jakiś RNA, który znalazł drogę do bycia jednoniciowym (komórka nie ma tak łatwego czas rozpoznawania szkodliwego jednoniciowego RNA). Tak więc komórka pobiera kawałki RNA, które zostały pocięte, i szuka podobnych rzeczy. Jeśli coś znajdzie, to posieka. Nie chodzi tylko o to, że rozdrabnia groźną cząsteczkę, ale następnie wykorzystuje te informacje, aby zająć się rzeczami, które tak wyglądają, aby upewnić się, że nie zostanie ofiarą sekwencji pochodzącej z dwuniciowego RNA – dwuniciowego RNA będąc wskaźnikiem dla komórki, że cząsteczka RNA replikuje, ponieważ wtedy przechodziłaby przez formę dwuniciową.
Terapie RNAi w fazie rozwoju
ChorobaEtap rozwojuFirmaZwyrodnienie plamki żółtejWprowadzenie w tym roku do badań klinicznych II fazySirna, Ostre Syncytialny wirus oddechowy (infekcja płuc)Rozpoczęcie badań klinicznych II fazyAlnylamWirusowe zapalenie wątrobyZłożenie wniosku o rozpoczęcie badań klinicznychSirnaChoroba ParkinsonaBadania przedkliniczneAlnylam
DZIECI : Czy uważasz, że interferencja RNA powstała jako sposób na walkę z wirusami?
Z : Większość ludzi w terenie zaakceptowałaby propozycję – początkowo ludzi pracujących w zakładach, nie nas – że jest to system antywirusowy. To trochę mniej jasne w systemach ssaków, ale myślę, że to też będzie prawda. Jedną z funkcji całego systemu [RNAi] jest działanie przeciwwirusowe, ale prawdopodobnie są też inne funkcje i chcielibyśmy dowiedzieć się więcej o tych funkcjach u robaków.
DZIECI : Czy jesteś zaangażowany w któryś ze startupów opracowujących terapię interferencji RNA?
Z : Tylko jako cheerleaderka. Nie mam żadnego bezpośredniego zaangażowania, ale znam kilka osób z Alynylam, Sirna, Isis i kilku innych zaangażowanych firm. Lubię je oglądać. Osoby zaangażowane w te firmy bardzo ostrożnie podchodziły do tego, co mówią, ponieważ nie jest jasne, czy to zadziała w przyszłym roku, czy zadziała pierwsza, czy piętnasta próba, ile razy będziemy musieli wracać do laboratorium dla dowolnego celu lub dowolnej aplikacji choroby, aby naprawdę dowiedzieć się więcej. Myślę, że zarówno strona techniczna, jak i finansiści są świadomi, że musi to być długofalowy projekt, który może przynieść owoce w krótkim okresie, ale prawdopodobnie będzie to coś, co będzie działać na dłuższą metę.
Zasada jest bardzo dobra. Gdybyś mógł doprowadzić RNA do celu, mógłbyś mieć naprawdę fajną terapię. Nie żeby można było wszystko wyleczyć, nie żeby wszystko działało idealnie, ale są pewne rzeczy. Dostawa jest w tym wszystkim głównym problemem. Wykonano dobrą pracę twórczą, ale za każdym razem, gdy wynajdowany jest nowy system dostarczania, a nawet dokonywana jest modyfikacja, która wymaga własnych testów klinicznych pod kątem skuteczności, bezpieczeństwa i swoistości. To jest coś, co sprawia, że praca z natury nie jest natychmiastowa. Nie oznacza to, że niektóre z początkowych prób, które mają miejsce, nie zakończą się sukcesem, ale myślę, że wszyscy mamy nadzieję, że będzie ich więcej.
DZIECI : Nad czym teraz pracujesz?
Z : Pracujemy nad podstawowymi mechanizmami wyciszania w naszym ulubionym modelu, jakim jest jeszcze robak, oraz jak te mechanizmy są regulowane i co robią dla samego organizmu. [Szukamy również] zdarzeń wyciszania genów w chorobie. Są tu [w Stanford] ludzie, którzy mają ogromną wiedzę na temat różnych szczegółów dotyczących normalnej i chorej tkanki, i gdzie możemy szukać konkretnych przypadków, w których choroba i optymalne leczenie korelują z zaangażowaniem mechanizmu wyciszania genów. Próbujemy dowiedzieć się, w konkretnych przypadkach, jak [cechy tkanki] korelują z zaangażowaniem mechanizmu wyciszania genów. Z niecierpliwością czekamy na próby znalezienia przykładów, w których rozumiemy, co się dzieje, i przypadków, w których możemy kierować terapią lub kierować inteligentnymi decyzjami [leczniczymi], w szczególności w przypadku nowotworów, w oparciu o molekularny charakter niektórych tkanek.
DZIECI : Czy możesz podać mi przykład choroby, w której uczestniczy wyciszanie genów?
Z : Rak jest naprawdę głównym graczem w tej dziedzinie. Wiele genów jest wyciszanych w przypadku raka; jest to znane od dłuższego czasu. Wydaje się, że obejmują one mechanizmy zależne od małego RNA. Niektóre rodzaje wyciszanych genów biorą udział w kontrolowaniu cyklu komórkowego: jeśli wyciszysz te geny, otrzymasz komórki, które mogą stać się złośliwe. To zjawisko wielokrotne; istnieje wiele różnych zmian w zdolnościach genetycznych komórek, które zachodzą w raku. Ze wstępnych wyników gdzie indziej wynika, że niektóre zmiany prawdopodobnie dotyczą małych RNA.
DZIECI : Czy Pana praca nad wyciszaniem genów w komórkach zarodkowych ma jakieś zastosowanie w badaniach nad komórkami macierzystymi?
Z : Wydaje się, że komórki rozrodcze [które dają początek plemnikom i jajeczkom] muszą działać w oparciu o pewne wewnętrzne mechanizmy, które są podobne do mechanizmów komórek macierzystych. Wydaje się, że maszyneria RNAi jest w to zaangażowana, ale nikt nie wie, jak to połączenie jest skonfigurowane. Istnieje kilka interesujących powiązań między dziedziną regulacji RNA a badaniami nad komórkami macierzystymi. Istnieje duże zainteresowanie dorosłymi komórkami macierzystymi i tym, jak RNAi można wykorzystać do ich zrozumienia lub rozpoczęcia demontażu mechanizmów odpowiedzialnych za ich funkcję.