Nową, wydajną metodę znakowania mRNA, która pozwala na szczegółowe śledzenie losów i aktywności tej cząsteczki w żywych komórkach, a nawet w całym organizmie opracowali naukowcy z Centrum Nowych Technologii oraz Wydziału Fizyki UW. Wyniki są istotne z punktu widzenia projektowania nowych terapii opartych na mRNA, np. szczepionek przeciwnowotworowych.
O odkryciu tym donosi najnowsze wydanie czasopisma Nucleic Acids Research https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab867/6378437?searchresult=1. Informację o badaniach prowadzonych pod kierunkiem prof. Jacka Jemielitego i dr hab. Joanny Kowalskiej przedstawiła też Fundacja na rzecz Nauki Polskiej (FNP) w prasowym komunikacie.
mRNA, czyli informacyjne mRNA (ang. messenger RNA), nazywane jest komórkowym przepisem na białka. Terapeutyczne mRNA zostało użyte w dwóch pierwszych, i jednocześnie najbardziej skutecznych, szczepionkach przeciwko SARS-CoV-2. Ten fakt sprawił, że badania nad mRNA przeżywają obecnie swój renesans – przypomina FNP.
mRNA jest też swego rodzaju pośrednikiem pomiędzy genami a białkami. Przechowywana w jądrze komórkowym, zapisana w DNA, informacja genetyczna jest najpierw przepisywana na mRNA, które następnie opuszcza jądro i na terenie cytoplazmy służy jako wzorzec do produkcji określonych białek.
Cząsteczka mRNA to pojedyncza nić złożona z nukleotydów i zakończona z obu stron w charakterystyczny sposób. Na jednym z jej końców (tzw. końcu 5′) znajduje się struktura nazywana czapeczką, a na drugim końcu (3’) – ogon poliA – czytamy w komunikacie.
Jak piszą specjaliści, problem w badaniach nad mRNA polega na tym, że jest to cząsteczka bardzo nietrwała, szybko ulegająca degradacji i bardzo wrażliwa na różne czynniki i modyfikacje. Jednak naukowcom z Uniwersytetu Warszawskiego udało się, dzięki zastosowaniu odpowiednich metod chemicznych i enzymatycznych, dodać do końca 3’ mRNA znaczniki fluorescencyjne, świecące w żywych komórkach. Metoda ta jest kompatybilna ze znakowaniem końca 5’ mRNA, co oznacza, że obecnie mRNA może zostać wyznakowane na obydwu końcach znacznikami świecącymi w różnych kolorach. Co więcej, znaczniki te mogą „komunikować się” ze sobą i wymieniać energię, jeśli znajdą się odpowiednio blisko siebie.
„Takie podejście udało się nam zastosować nie tylko na krótkich fragmentach mRNA, ale również na pełnej długości mRNA. Podwójne znakowanie mRNA pozwoliło na lokalizację tej cząsteczki w komórkach oraz w organizmie kijanki Danio pręgowanego. Dzięki tej metodzie mogliśmy sprawdzić, czy mRNA nie uległo degradacji oraz stwierdzić, jak efektywnie powstaje z niego białko. Okazało się, że podwójnie wyznakowane fluorescencyjnie mRNA było w pełni funkcjonalne, zarówno w liniach komórkowych, jak i żywym organizmie. Na matrycy 'naszego’ mRNA wydajnie powstawało białko. Było to białko GFP, które jest białkiem fluorescencyjnym i świeciło w innym kolorze niż obydwa znaczniki zastosowane do modyfikacji mRNA. Dzięki temu mogliśmy obserwować jednocześnie i mRNA i powstający produkt jego ekspresji. Technologia ta pozwoliła również na stworzenie sond molekularnych do monitorowania ważnych enzymów odpowiedzialnych za metabolizm mRNA w naszych organizmach, jak również na wizualizację losów mRNA w organizmie” – mówi prof. Jacek Jemielity, cytowany w komunikacie.
Uzyskane wyniki są istotne z punktu widzenia projektowania nowych terapii opartych na mRNA. Są nimi m.in. szczepionki przeciwnowotworowe (zarówno prewencyjne, jak i lecznicze), terapie genetycznych chorób rzadkich, takich jak np. rdzeniowy zanik mięśni (SMA) czy zastosowania w medycynie regeneracyjnej.
Badania były współfinansowane przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej w ramach grantu TEAM ze środków pochodzących z programu operacyjnego Inteligentny Rozwój.
