Jak každý ví, biologická informace se obvykle nejprve překládá z dvouvláknového řetězce DNA do jednovláknové RNA. Řetězce RNA přitom mohou být různého druhu. Buď něco dělají anebo slouží jako recept pro další překlad, tentokrát z RNA do proteinu. V takovém případě je řeč o mRNA, přičemž to „m“ je odvozené z anglického „messenger“, čili „poslíček“. Česky se jí říká třeba mediátorová, informační, a s lehce zaťatými zuby messenegerová RNA.
Tahle informační RNA se dostala do hledáčku vědců a lékařů, kteří vyvíjejí nové léčebné postupy. Když se mRNA dostane do buněk pacienta, tak tam může spustit výrobu proteinů, které pacientovi pomohou. Jde o slibnou záležitost, která má ale podstatný háček. Aby taková léčba fungovala, tak je nutné informační RNA bezpečně a dostatečně účinně transportovat do buněk. A to není zrovna snadné. Řetězce RNA (bohužel) nejsou z titanu a stačí se na ně jenom přísně podívat, aby se začaly v těle rozpadat.
Přesto vědci a lékaři informační RNA stále věří. Asha Patel z MIT a její spolupracovníci pracují na nové léčbě pro plicní choroby, jako je třeba geneticky podmíněná cystická fibróza. Teď se jim podařilo vyvinout nanotechnologii, která zahrnuje vdechovatelnou informační RNA. V této podobě je možné RNA aplikovat v aerosolu přímo do plic. Patelová s kolegy věří, že s jejich technologií bude možné léčit nejen cystickou fibrózu, ale celou škálu různých onemocnění plic. Aplikace takového léčiva by měla být jednoduchá, s rozprašovačem nebo třeba inhalátorem.
V podobných případech je na místě efektní experiment. Tým Patelové to splnil na jedničku. Uspořádali experiment pro laboratorní myši, který je neléčil, nýbrž názorně předvedl, že vdechování RNA skutečně funguje. Jejich myši vdechovaly aerosol, který obsahoval mRNA recept pro enzym luciferázu. Do plicních buněk myší se dostalo velké množství mRNA a buňky pak díky tomu světélkovaly. Pokud bude tahle nanotechnologie stejně dobře fungovat i pro mRNA léčebných proteinů, tak to podle badatelů v pohodě zajistí účinnou léčbu mnoha plicních chorob.
Jak vyrobit vdechovatelnou RNA? Na MIT v nedávné době vyvinuli materiály, které umožňují transportovat řetězce informační RNA, a také speciální dvouvláknové dsRNA pro RNA interferenci, do jater a dalších orgánů. Měli tedy na co navazovat.
Vdechovatelnou informační RNA museli nějak stabilizovat, k čemuž Patelová a spol. použili polymer založený na hypervětvených poly (beta amino esterech). Jeho řetězce jsou kladně nabité a biologicky rozložitelné.
Ze směsi zmíněného polymeru a informační RNA pro výrobu luciferázy vědci vytvořili nanočástice ve tvaru kuliček o průměru cca 150 nanometrů. Nanočástice smíchali s vodou a pak je rozprašovačem mlžili na myši. Asi 24 hodin poté, co se myši nadýchaly informační RNA, začaly jejich plicní buňky vyrábět luciferázu a světélkovat. Po jednorázové aplikaci se množství informační RNA v plicních buňkách postupně snižovalo a buňky opět pohasínaly. Badatelé pak dokázali udržet víceméně stálou hladinu luciferázy v těchto buňkách, když myši vdechovaly RNA v pravidelných intervalech. To je dobrá zpráva pro budoucí léčbu chronických plicních onemocnění.
Patelová s kolegy také zjistili, že nanočástice s vdechovatelnou RNA lze vysušit mrazem do podoby prášku. Tím by bylo možné plnit inhalátory, které jsou pacientům obvykle bližší než rozprašovače. Jak je vidět, aplikace vdechovatelné RNA jsou na dohled. Společnost TranslateBio už zahájila klinické testy této léčby u pacientů s cystickou fibrózou.
Video: Suit Your Cell: 2016 Image Awards winner Asha Patel
Literatura
MIT News 4. 1. 2019, Advanced Materials 4. 1. 2019.