Dodano: 07 październik 2021r.

Polacy oznakowali mRNA z dwóch stron

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.

Badania pod mikroskopem

 

O odkryciu tym donosi najnowsze wydanie czasopisma "Nucleic Acids Research" (DOI: 10.1093/nar/gkab867). 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.

Renesans badań nad mRNA

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.

Śledzenie mRNA

- 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.

 

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl