mRNA که به راحتی قابل سفارشی سازی است، مرز بعدی پزشکی شخصی است

در حالی که استفاده از mRNA به عنوان دارو جدید است، mRNA برای تمام زندگی شما در درون شما بوده است. سلول های بدن شما mRNA هایی را ایجاد می کنند که به عنوان دستورالعمل هایی برای ساخت پروتئین های خاصی که برای عملکرد نیاز دارید عمل می کنند. محققان می توانند mRNA های جدیدی را برای تصحیح این دستورالعمل ها در زمانی که کار نمی کنند ایجاد کنند.

من یک زیست شناس مولکولی هستم که مطالعه می کنم چگونه سلول ها mRNA های خود را کنترل می کنند تا پروتئین های مورد نیازشان را بسازند، یک سوال اساسی در مورد چگونگی عملکرد زندگی در سطح سلولی. در حالی که اکثر دانشمندانی که mRNA ها را مطالعه می کنند داروهای جدیدی تولید نمی کنند، این درک اساسی از نحوه عملکرد mRNA پایه و اساس سایر دانشمندان را برای ایجاد داروهای mRNA موثر مانند واکسن های COVID-19 ایجاد کرد.

با تغییر این دستورالعمل ها، دانشمندان می توانند داروهای جدید قدرتمندی برای ترمیم انواع مشکلات در سلول های شما ایجاد کنند.

mRNA چه کاری انجام می دهد؟

برای اینکه بفهمیم mRNA های موجود در سلول های شما چه کاری برای شما انجام می دهند، اجازه دهید با همبسته شناخته شده آن یعنی DNA شروع کنیم.

DNA مانند مجموعه ای از کتاب های آشپزی پر از دستور العمل ها یا ژن های مختلف برای ساخت پروتئین است. مردم حدود 100000 پروتئین مختلف می سازند که برای عملکرد طبیعی مانند تجزیه مواد مغذی و انجام سایر واکنش های شیمیایی مهم ضروری هستند. وقتی سلول ها نیاز به ساخت یکی از آن پروتئین ها دارند، دستور غذا را مستقیماً از DNA نمی خوانند. در عوض، آنها یک کپی را به شکل یک مولکول مشابه می سازند – آن mRNA است. “m” مخفف پیام رسان است، زیرا mRNA حاوی پیام یا دستور العملی است که پروتئین را کد می کند. حدود یک سوم انرژی سلول به حفظ پروتئین های مورد نیاز شما اختصاص می یابد، بنابراین سلول ها به خوبی مجهز هستند تا mRNA را شناسایی، استفاده کرده و پس از عدم نیاز به آن از بین ببرند.

زبان mRNA از چهار بلوک ساختمانی به نام نوکلئوتیدها با نام مستعار A، U، C و G ساخته شده است. دستور تهیه پروتئین فقط شامل کلمات سه حرفی است، یعنی فقط 64 کلمه ممکن وجود دارد. دانشمندان دقیقاً می دانند که کدام کلمات با هر بلوک سازنده پروتئین مطابقت دارند، بنابراین می توانند به راحتی دستور mRNA را بخوانند و بدانند چه پروتئینی ساخته خواهد شد. جهش در کتاب آشپزی DNA می تواند یک دستور mRNA را تغییر داده یا حذف کند و منجر به اشتباهات بیماری زا در پروتئین های حیاتی شود.

چرا mRNA ها داروی عالی می سازند؟

در حالی که mRNA همیشه در درون ما بوده است، دهه‌ها تحقیق طول کشید تا دانشمندان بفهمند چگونه سلول‌ها mRNA را تشخیص می‌دهند و از آن برای ساخت پروتئین استفاده می‌کنند. اما در نهایت مشخص شد که mRNA می تواند یک ابزار پزشکی قدرتمند باشد.

از آنجایی که دانشمندان می دانند چگونه mRNA ها برای پروتئین ها کد می کنند، می توانند به راحتی دستور العمل هایی برای هر پروتئینی ایجاد کنند. این دستور العمل ها را می توان برای رفع نیازهای بیمار ویرایش کرد، خواه این به معنای ارائه یک دستور کامل mRNA جدید باشد یا تغییر در نسخه موجود برای ایجاد یک تغییر جزئی از پروتئین.

تولید درمان‌های mRNA نیز مقیاس‌پذیر است زیرا دانشمندان می‌توانند مقادیر زیادی mRNA را در آزمایشگاه بسازند. روش ساخت یک mRNA برای همه mRNA ها یکسان است، بر خلاف داروهای معمولی که هر ترکیب شیمی منحصر به فرد خود را دارد و به روش های ساخت متفاوتی نیاز دارد. این مانند یادگیری طرز تهیه ریزوتو است: هنگامی که دستور اولیه را یاد گرفتید، می توانید تغییرات بی پایانی درست کنید.

یکی دیگر از مزایای استفاده از mRNA ها به عنوان دارو، توانایی طبیعی سلول ها برای از بین بردن آنها در صورت عدم نیاز است. از آنجایی که mRNA ها دائمی نیستند، دوزها را می توان به راحتی تغییر داد تا نیازهای در حال تغییر بیمار را برآورده کند.

واکسن‌های mRNA فراتر از COVID-19

واکسن‌های COVID-19 از Moderna و Pfizer-BioNTech اولین داروهای مبتنی بر mRNA هستند که تأیید FDA را دریافت کردند. وقتی این واکسن‌ها به بازوی شما تزریق می‌شوند، mRNA به برخی از سلول‌های شما جذب می‌شود که دستور mRNA را می‌خوانند و پروتئین اسپایکی را می‌سازند که ویروس از آن برای حمله به سلول‌ها استفاده می‌کند. سیستم ایمنی شما این پروتئین اسپایک را به عنوان خارجی می شناسد و آنتی بادی هایی می سازد که بدن شما را برای حمله به ویروس در صورت مواجهه بعدی با آن آماده می کند.

این واکسن‌های mRNA انعطاف‌پذیری درمان‌های مبتنی بر mRNA را نشان می‌دهند. از آنجایی که ویروس عامل COVID-19 جهش می یابد، انواع ویروسی جدید می توانند از آنتی بادی های موجود فرار کرده و موج جدیدی از بیماری را ایجاد کنند. با این حال، دانشمندان می توانند دستور العمل های mRNA جدید را بر اساس این گونه ها ترتیب دهند و دستور العمل های واکسن را برای مطابقت با آنها تغییر دهند. تقویت کننده های حاوی این دستور العمل های ویرایش شده به بدن شما می آموزند که آنتی بادی های جدیدی بسازد که آخرین نسخه های پروتئین اسپایک ویروسی را هدف قرار می دهد.

در حال حاضر آزمایش‌های بالینی برای سایر واکسن‌های مبتنی بر mRNA، از جمله واکسن‌های آنفولانزای فصلی، تبخال و ویروس سنسیشیال تنفسی در حال انجام است.

همچنین واکسن های بسیار بیشتری در مراحل اولیه توسعه برای مبارزه با بیماری هایی مانند نوروویروس، بیماری لایم، زیکا و زونا وجود دارد.

mRNA به عنوان درمان بیماری

پتانسیل پزشکی مبتنی بر mRNA فراتر از واکسن ها برای جلوگیری از بیماری های عفونی است. یک مثال استفاده از mRNA برای درمان سرطان است.

برخی از درمان‌های سرطان mRNA مانند واکسن‌ها با آموزش سیستم ایمنی بدن برای هدف قرار دادن خاص سلول‌های سرطانی عمل می‌کنند. با رشد سلول های سرطانی، آنها به سرعت در بسیاری از ژن ها جهش پیدا می کنند. واکسن‌های سرطان حاوی دستور العمل‌های mRNA بر اساس جهش‌هایی هستند که معمولاً در انواع خاصی از تومورها یافت می‌شوند. هنگامی که mRNA های واکسن ها به بدن تزریق می شوند، به سلول های طبیعی اجازه می دهند تا پروتئین های جهش یافته را بسازند و آنها را به سیستم ایمنی پخش کنند و تولید آنتی بادی ها را افزایش دهند. این آنتی بادی ها به سلول های سرطانی متصل می شوند و آنها را برای حمله ایمنی مشخص می کنند.

یافتن هدف پروتئینی مناسب برای سرطان معین ضروری است. در حالت ایده آل، هدف منحصر به سلول سرطانی است، بنابراین سیستم ایمنی به سلول های سالم حمله نمی کند. پروتئین هدف همچنین باید برای سیستم ایمنی آسان باشد و پروتئین های سطحی را به اهداف خوبی تبدیل کند. واکسن‌های سرطان، مانند BNT-111 BioNTech برای ملانوم، شایع‌ترین جهش‌های سرطانی را هدف قرار می‌دهند تا به بسیاری از بیماران کمک کنند. اما اگر سلول‌های سرطانی آن‌ها جهش‌های خاص را نداشته باشند، از درمان سودی نخواهند برد.

از آنجایی که تغییر دستور العمل‌های mRNA بسیار آسان است، واکسن‌های سرطان می‌توانند بخشی از یک برنامه پزشکی شخصی باشند که در آن پزشکان از تومور بیمار نمونه‌برداری می‌کنند، ژن‌های کلیدی را توالی می‌کنند و درمان mRNA را طوری تنظیم می‌کنند که شامل دستور العمل‌های مخصوص سرطان آن بیمار باشد. آزمایشات بالینی با استفاده از این رویکرد شخصی برای سرطان پانکراس در حال انجام است.

آینده پزشکی مبتنی بر mRNA

بسیاری از بیماری ها از سلول هایی به وجود می آیند که پروتئین اشتباه، نسخه جهش یافته پروتئین یا بسیار کمی از پروتئین طبیعی را تولید می کنند. اگر دانشمندان بتوانند نسخه تصحیح شده دستور mRNA را به تعداد کافی سلول های آسیب دیده تحویل دهند، آنگاه mRNA ابزاری را برای ساخت پروتئین مناسب فراهم می کند.

دانشمندان در حال بررسی استفاده از mRNA برای درمان بیماری های قلبی، بیماری های عصبی، از دست دادن استخوان و موارد دیگر هستند. اگرچه بسیاری از این مطالعات هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند، اما امیدی را برای درمان های آینده با استفاده از mRNA برای درمان های جایگزین پروتئین ایجاد می کنند.

برای مثال، یک داروی mRNA تشکیل رگ‌های خونی جدید را افزایش می‌دهد که می‌تواند بهبود زخم را در بیماران دیابتی که گردش خون ضعیفی دارند و خطر قطع عضو بالاتری دارند، بهبود بخشد. مثال دیگر استفاده از mRNA ها برای درمان اسیدمی پروپیونیک است، بیماری که در آن کودکان سطوح پایینی از دو پروتئین کبدی دارند که به طور معمول از تجمع محصولات جانبی سمی در بدن جلوگیری می کند.

توانایی سفارشی سازی و تولید آسان mRNA پتانسیل آنها را به عنوان درمان های مؤثر و شخصی – با عوارض جانبی کمتر – افزایش می دهد که می تواند به بسیاری از افراد کمک کند.

انجی هیلیکر دانشیار زیست شناسی دانشگاه ریچموند است. این مقاله بازنشر شده است از گفتگو.