במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת חוות דעת על גילוי תרופות, חוקרים אוספים ספרות זמינה על פיתוחים רפואיים ותעשייתיים שמטרתם להפחית את הרעילות התאית של mRNA וכלי הנשאים שלהם – ננו-חלקיקים שומנים. הם מתמקדים בתגובתיות של חומרים אלה ובדאגות הרעילות הקשורות לטרופיות התא שלהם ולפיזור הרקמה. הם דנים באתגרים הקשורים להפחתת הרעילות של ישויות מצומדות אלה ומדגישים את היתרונות החברתיים והרפואיים של מחקר mRNA ממוקד להפחתת סיכונים.
מחקר: אסטרטגיות להפחתת הסיכונים של רעילות תרופת mRNA וחיסונים. קרדיט תמונה: Design_Cells / Shutterstock
המהפכה הטיפולית mRNA
RNA שליח (mRNA) הוא סוג של RNA חד-גדילי החיוני לסינתזת חלבון. התפתחויות מהירות במחקר הביו-רפואי אפשרו לרופאים ולחברות תרופות לייצר חיסוני rRNA ותרופות המורות לתאי המטרה שלהם לייצר את החלבונים המועילים המקודדים בתוכם.
תרופות וחיסוני mRNA מספקים יתרונות משמעותיים על פני מקביליהם המקובלים – 1. זמן ייצור קצר, 2. שינויים מגוונים במנגנון הפעולה באמצעות שינויים קלים ברצף ה-mRNA. הדוגמה האידיאלית להשפעה המשבשת הפתוגנים של mRNA היא זו של מחלת הקורונה 2019 (COVID-19), שבה מיליארדי מנות מחסני mRNA עצרו בהצלחה ואף הפכו את התפשטות מגיפה שגבתה כמעט 7 מיליון חיים והדביקה יותר מ-700 מיליון. .
"הפיתוח המהיר של חיסוני mRNA דו-ערכיים ל-COVID-19 למיקוד הן ל-Wuhan-Hu-1 וה-omicron B.1.1.529 הקדמוני תוך פחות משנה מדגים את ציר הזמן המהיר לשינויים בטכנולוגיית mRNA במרפאה. יתר על כן, אלה דו ערכיים חיסונים מעוררים תגובות נוגדנים מנטרלים עדיפות נגד אומיקרון בהשוואה לחיסון המקורי, שכוון רק לזן האבות".
מגיפת COVID-19 מציגה את הדוגמה האידיאלית לעובדה אחרת – כמו הפרשנות האנגלית לציטוט המפורסם של סוקרטס, "הצורך שלנו יהיה היוצר האמיתי", הישרדות הייתה ההכרח שהניע את ההתפתחות המהירה של המצאת חיסון ה-mRNA. במציאות, הטכנולוגיה נותרה חדשנית, ומציגה דאגות אמיתיות לגבי הבטיחות הקלינית שלה. מכיוון שחיסוני mRNA נמצאים בשימוש יותר ויותר ביישומים רפואיים מעבר לחיסונים, האתגר הקריטי הוא לגשת ולהפחית רעילות פוטנציאלית הקשורה לטכנולוגיה.
לגבי הביקורת
הסקירה הנוכחית מאגדת את הפתוגניות והרעילות שזוהו במהלך פיתוח תרופת mRNA וחיסונים. הוא מתעמק בקשר בין רכיבי mRNA לבין התוצאות שנצפו לעיל. לבסוף, האתגרים להפחתת הרעילות נחקרים, ומוצגים פתרונות לא מפותחים של הדור הבא לבעיות אלה.
אימונוגניות mRNA והפתרון שלה
שתי אבני דרך מדעיות סייעו בפיתוח מוצלח של תרופות ה-mRNA של ימינו – 1. דיכוי האימונוגניות של mRNA לתעתוק מבחנה (IVT), ו-2. גילוי של ננו-חלקיקים שומנים, הכלי האידיאלי של mRNA לאספקת תאים מארח.
בשל הפוטנציאל שלו ליצור מבנים דו-גדיליים (לדוגמה, לולאת סיכת ראש), הוכח כי mRNA חד-גדילי משרה את אותו אפקט המפעיל של גורם גרעיני κB (NF-κB) כמו RNA דו-גדילי (dsRNA). נמצא כי זה מגביר את מחזוריות הגידול של מולקולות מעוררות דלקת במחזור. למרבה המזל, הוצג פתרון בצורה של עבודה זרעית שהוכיחה שמתילציה של נוקלאוזידים, יחד עם שילוב פסאודורידין, מסווה ביעילות את IVT ssRNA מוויסות החיסון של המארח, ומבטלת תוצאות רעילות. המגזר התעשייתי אימץ גישה זו, כאשר טיהור dsRNA ושינויי נוקלאוטידים הם הנורמה.
"לאחרונה הוצעו טכניקות הנדסת RNA במבחנה כמו mRNA מעגלי לשפר את זמן מחצית החיים התוך תאי הקצר יחסית של mRNA ליניארי."
שניים מהאתגרים הגדולים ביותר בזמינות הביולוגית של mRNA היו אלה של גודל ה-mRNA (ארוך) והמטען (שלילי), שהאטו באופן משמעותי את חלחולם דרך תאי מארח, וההתפרקות המהירה שלו על ידי ריבונוקלאזים תוך-תאיים (RNases) הנמצאים בדם וברקמות המארח. שני האתגרים הללו התגברו על ידי עטילת mRNA בננו-חלקיקי שומנים, שהאחרון הפך לאמצעי הראשון.
"mRNA שנוסח בננו-חלקיקי שומנים (LNP-mRNA) מוגן מפני פירוק ביולוגי ומציג זמן מחצית חיים משופר, ספיגה תאית מוגברת ותרגום חלבונים בהשוואה לאספקת mRNA עירומה."
סינתזת LNP-mRNA כוללת שימוש בתערובת מורכבת של שומנים מייננים (אמינו), מקושרים לפוליאתילן גליקול (PEGylated), שומנים מסייעים וכולסטרול. למרבה הצער, בעוד שהתרומות האישיות שלהם מתועדות היטב, הריכוזים וההשפעות היחסיות של מרקחות שומנים אלו על הזמינות הביולוגית והרעילות של התערבות ה-mRNA היו, עד לאחרונה, לא מובנים. ההכרח שהציגה מגיפת COVID-19 פתרה בעיה זו, עם מחקר אינטנסיבי המתמקד בפיתוח בטוח מבחינה קלינית של חיסוני mRNA שנערך תוך חודשים ספורים.
האם ניתן לייעל את מתן mRNA?
עם פריסת התערבויות mRNA מעבר לחיסונים, המחקר חוקר את ההשפעות של נתיבי מתן ספציפיים ליישום על הרעילות של טיפולי mRNA. מחקרים גילו ששינויים בגודל ובהרכב השומנים הספציפיים ליישום יכולים לשנות באופן מהותי את הטרופיזם של איברי ה-mRNA ופרופילים ביו-פרמצבטיים אחרים. עד כה, רוב מחקרי ה-mRNA השתמשו במתן תוך-שרירי ובתוך-גידולי עקב שיפורי היעילות שלהם לעומת נתיבי לידה תת עוריים קונבנציונליים.
מתן תוך עורי ותת עורי נותרה טכניקת הבחירה למתן חיסונים (כמו במקרה של רוב החיסונים המסחריים נגד COVID-19), וכמה טיפולים בסרטן. לעומת זאת, מתן תוך ורידי מציג בחירה גרועה של אספקת mRNA ו-LNP-mRNA – מתן תוך ורידי מלווה בריכוז של מוצרי mRNA בכבד ובטחול ולא ברקמת המטרה. גם כאשר הכבד או הטחול הם היעד המיועד, מתן תוך ורידי מציג מערכת מסירה לא יעילה עקב זמן מחצית החיים של LNP-mRNA בדם. מסלול המתן דרך הפה חולק את החשש האחרון, כאשר ה-pH החומצי של שלב העיכול הקיבה משבש את מחסום ה-LNP, וגורם לשחרור מוקדם של mRNA.
רַעֲלָנוּת
למרות ההתקדמות המרשימה לאחרונה בתחום, רוב הניסויים הקדם-קליניים של mRNA לעולם אינם מתקדמים מעבר לשלב I או II, כאשר יעילות ורעילות נמוכות מהצפוי הן הסיבות המצוינות ביותר. מחקר עדכני על פתוגניות כבד וטחול הקשורים ל-mRNA מגלה כי רעילות יכולה לנבוע הן ממתן LNP-mRNA תוך ורידי והן תוך שרירי. תגובות אוטואימוניות למוצרי mRNA הן דאגה נוספת, אך שינויים בנוקלאוטידים ביטלו במידה רבה את הנושא הזה.
מסקנות
בסקירה הנוכחית, סוכמו 269 פרסומים, סקירות ומטה-אנליזות עדכניות על רעילות הנגרמת על ידי mRNA כדי לחשוף את האתגרים שמציבים טיפולי mRNA ואת ההתקדמות הטכנולוגית המאפשרת להתערבויות החדשות הללו להישאר בטוחות ומוצלחות. לאחר כמעט עשור של קיפאון, ההתפתחות המהירה של התערבות ה-mRNA, הגיוס וההצלחה הניתנת לצפייה במהלך מגיפת COVID-19 הדגישו את היתרונות שלה על פני חיסונים ותרופות קונבנציונליות. התקדמות עתידית במערכות אספקת LNP ואופטימיזציות להרכבי שומנים ודרכי מתן עשויים לבסס טיפול ב-mRNA כהתערבות קלינית קריטית בעתיד.
