اطلاعات کد شده در RNAهای پیام‌رسان (mRNA)، در کارخانه پروتئین سازی سلول

استفاده از پادتن برای درمان بیماری‌های گوناگون، از بزرگترین موفقیت‌های قرن 21 به حساب می‌آید. در حال حاضر، 5 مورد از 10 ماده دارویی پرفروش داروخانه‌های کشور آمریکا، پادتن‌ها هستند. پادتن‌ها، ساختار بزرگ پروتئینی هستند که تولید و ساخت آنها می‌تواند هزینه زیادی داشته باشد.

در حال حاضر، تیمی به سرپرستی دانشمندانی از مدرسه پزشکی دانشگاه پنسیلوانیا، به کمک یک مدل حیوانی، راهی جدید، مطمئن و مقرون‌به‌صرفه برای ساخت پادتن‌های درمانی کشف کرده‌اند. این راه، تزریق RNAهای پیام‌رسان (mRNA) است تا سلول از اطلاعات کد شده در آنها، برای ساخت پروتئین استفاده کند. این mRNAهای تزریقی توسط سلول جذب می‌شوند، سلولی که در اصل نقش کارخانه‌ای را برای ساخت پروتئین بازی می‌کند.

این mRNAها اصلاح شده هستند، به‌گونه‌ای که به آسانی وارد سلول شوند و عوامل التهابی دفاعی را فعال نکنند و عاملی مخالف اقدامات آزمایشگاهی نباشند. تحقیقات به تازگی نشان داده که می‌توان از همین روش تزریق mRNA، برای ساخت هورمون و دیگر پروتئین‌ها در حیوانات آزمایشگاهی استفاده کرد.

«Nature communication» در گزارشی به نقل از دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا اعلام کرده که به کمک همین mRNAهای تزریقی، می‌توان به مقدار بسیار بیشتری، پادتن حاصل از واکسن تولید کرد. یعنی در یک دوز معین تزریقی واکسن، مقدار پادتن تولید شده از طریق تزریق mRNA، از مقدار پادتن تولید شده طی واکسن معمولی به مراتب بیشتر است. از پادتن‌هایی که امروزه مورد توجه همگان قرار گرفته، نوعی پادتن ضد HIV است که امروزه دانشمندان در حال بررسی اثر این mRNAهای تزریقی بر تولید این پادتن هستند.

پروفسور ویسمن، متخصص بیماری‌های عفونی در گزارشی اعلام کرد که می‌توان با تزریق mRNA به مقدار یک‌چهلم دوز واکسن‌های معمولی، به طور کلی از موش – به عنوان نمونه حیوانی – در مقابل عفونت حاصل از ویروس HIV مراقبت کرد. در ادامه، پروفسور ویسمن بیان کرد که در حال حاضر، تیم تحقیقات به بررسی موضوع تزریق mRNA ادامه می‌دهد و این روش می‌تواند که از نظر اصولی، گزینه بسیار موثری در درمان‌های پادتنی باشد.

اساس ایده تزریق mRNA برای ساخت پروتئین‌های درمانی سلول، برای مدتی بود که بررسی می‌شد. نکته قابل توجه این است که در این روش mRNA معمولی، کار ساخت پروتئین را به درستی انجام نمی‌دهد و همانطور که اشاره شد، باید در این فرآیند، از mRNAهای اصلاح شده استفاده کنیم. با تزریق mRNA معمولی، آنزیم‌ها و سیستم ایمنی تمایل دارند تا مانند یک ویروس مهاجم با آن برخورد کنند. در این حالت، پروتئین‌های التهابی ایجاد می‌شود که فرد را برای مدت طولانی مریض می ‌کند و این، عاملی مخالف آزمایشات است.

در سال 2005، ویسمن و همکارانش، اعلام داشتند که mRNA می‌تواند اصلاح شود و به گون‌ای باشد که پاسخ‌های التهابی ایجاد نکند. این تیم به کمک نوبرت پاردی، از محققین آزمایشگاه ویسمن و مایکل هوگان، از دانش‌آموزان دانشگاه پینسیلوانیا، به تازگی مطلبی را درباره استفاده از mRNA‌ای که گروهی از نوکلوتیدهای آن اصلاح شده و نانوذره‌های لیپیدی به همراه دارد، در مجله nature منتشر کردند. گفتنی است که از اصلاح mRNA به این روش، برای ایجاد واکسن زیکا استفاده کردند.

تولید پادتن‌های درمانی از طریق تزریق mRNA و به کمک سلول‌های خود فرد، در بسیاری از موارد، امنیت بیشتری نسبت به تولید پادتن به کمک تکنولوژی زیستی دارد. تولید پادتن به کمک تکنولوژی زیستی، به خط سلولی و تصفیه‌ای گسترده نیاز دارد که همین موضوع می‌تواند از عوامل پاسخ ایمنی ناخواسته در برابر پروتئین باشد. همچنین از mRNA اصلاح شده می‌توان به عنوان کدی برای ساخت پادتن VRC01 که ضد HIV عمل می‌کند استفاده کرد.

بیشتر پادتن‌های ساخته شده برای پاسخ به عفونت HIV ناموثر در توقف این ویروس همیشه در حال تغییر واقع شدند. VRC01– اولین پادتن جدا شده از خون یک فرد داوطلب مبتلا به HIV – اثر موثری بر چندین سویه از HIV دارد. به گونه‌ای که تا 90 درصد از سویه‌های آن را خنثی می‌کند. تحقیقات دیگر در حال توسعه دادن VRC01 به عنوان یک راه موثر احتمالی در درمان افراد مبتلا هستند. همچنین این تحقیقات در حال بررسی توسعه VRC01 به عنوان واکسنی برای افراد غیرمبتلا ا. البته، قیمت بالای احتمالی، برای پیشگیری و درمان HIV به کمک پادتن VRC01، می‌تواند مانعی برای استفاده عمومی و گسترده آن باشد.

ویسمن، پاردی و همکارنشان، نشان دادند که تزریق mRNA که کدی برای ساخت پادتن VRC01 دارد، منجر به تولید مقدار قابل توجهی پادتن در کبد موش‌ها در عرض 24 ساعت می‌شود. تزریق به شکل هفته‌ای یک بار، برای چرخه پادتنی در بدن موش‌ها کافی بود. مهم‌تر از همه، دانشمندان نشان دادند که تزریق 15 تا 30 میکروگرم از VRC01 به شکل mRNA، برای حفاظت موش‌ها- که از دو جانب در معرض سویه‌های HIV قرار گرفته بودند- کافی بود. همچنین تیم تحقیقات متوجه شدند که وقتی مستقیما خود پادتن VRC01 به موش‌ها تزریق شود، به مقدار 600 میلی‌گرم ماده اولیه نیاز بود تا همان سطح محافظت در مقابل HIV صورت گیرد. با مقایسه‌های انجام گرفته، اولین اثبات اصولیِ نقش مفید mRNA‌ها به عنوان جانشین پادتن انجام گرفت.