Как геймер, который провел бесчисленные часы, путешествуя по сложному миру биологических игр, я не могу не чувствовать, что наткнулся на идеальный чит-код с открытием микроРНК! Признание этих крошечных генетических мощных генераторов Нобелевской премии является свидетельством их огромного потенциала в лечении различных заболеваний. Удивительно осознавать, что такая маленькая вещь, как микроРНК, может оказать столь существенное влияние на наше здоровье.
Еще в 1980-х годах, когда Виктор Амброс и Гэри Рувкан обнаружили новую молекулу, которую они назвали микроРНК, это открытие послужило интригующим отходом от давнего принципа, известного как центральная догма молекулярной биологии, который широко признавался на протяжении десятилетий.
В 2024 году Амброс и Рувкун были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие нового типа генетического материала, который значительно изменил наше понимание регуляции генов среди исследователей.
Подобно ДНК, РНК представляет собой тип генетического материала, построенного из отдельных нуклеотидов, связанных вместе в последовательности. Согласно фундаментальному принципу, информация в генетике течет однонаправленно: ДНК трансформируется в РНК, а затем РНК транслируется в белки. Однако одним существенным исключением из этого правила является то, что некоторые РНК не транслируются и не кодируются в белки.
МикроРНК представляют собой тип РНК, часто называемый некодирующими РНК. Эти короткие последовательности генетического материала сами по себе не кодируют определенные белки, а вместо этого регулируют РНК, которые это делают. По сути, микроРНК действуют как переключатели, включая или выключая определенные гены.
Будучи геймером, погруженным в сложный мир биологических структур, я посвятил свое академическое путешествие разгадке загадок РНК, стремлению, обусловленному ее относительно малоизученной природой по сравнению с такими тяжеловесами, как ДНК и белки. Нобелевская премия, присужденная молекулам микроРНК, служит свидетельством их ключевой роли в биологии и их огромного потенциала в качестве революционных методов лечения таких заболеваний, как рак.
МикроРНК и болезни
Ученые считают микроРНК мощными агентами контроля генома, поскольку они обладают способностью присоединяться к множеству РНК, производящих белок, и модифицировать их производство. Фактически, одна микроРНК способна контролировать от 10 до 100 РНК, производящих белок. Вместо того, чтобы создавать белки непосредственно из ДНК, они связываются с этими белок-кодирующими РНК, отключая гены.
МикроРНК контролируют широкий спектр РНК, поскольку они способны связываться с РНК, которые не совпадают точно. Это означает, что одна микроРНК часто может влиять на группу мишеней, которые имеют схожие функции внутри клетки, что приводит к более сильной общей реакции.
Поскольку микроРНК способна контролировать несколько генов, многочисленные микроРНК могут играть роль в развитии заболеваний, когда они перестают функционировать должным образом.
В 2002 году исследователи обнаружили, что аномальные микроРНК способствуют развитию заболеваний, особенно у пациентов, страдающих хроническим лимфоцитарным лейкозом, типом рака крови и костного мозга. Это заболевание возникает из-за отсутствия двух микроРНК, которые обычно подавляют размножение опухолевых клеток. С тех пор учёные обнаружили у людей более 2000 микроРНК, некоторые из которых демонстрируют изменения при различных заболеваниях.
По сути, исследования позволили накопить существенные знания о том, как нарушения в поведении микроРНК могут привести к различным заболеваниям. Изменение одной микроРНК может вызвать изменения во многих других генах, что приводит к множественным модификациям, которые в конечном итоге переопределяют нормальные функции клетки. Например, примерно в половине всех случаев рака наблюдается пониженная активность специфической микроРНК, известной как миР-34а. Поскольку миР-34а управляет многими генами, которые ингибируют рост и движение раковых клеток, ее отсутствие потенциально может повысить риск развития рака.
Ученые изучают возможность использования микроРНК для лечения рака, болезней сердца, нейродегенеративных расстройств и других. Хотя результаты лабораторных исследований оказались многообещающими, переход терапии микроРНК в клиническую практику столкнулся с различными препятствиями. Многие из этих трудностей связаны с неэффективной доставкой клеток и проблемами нестабильности, которые снижают их эффективность.
Доставка микроРНК в клетки
Одна из проблем применения микроРНК внутри клеток заключается в их специфическом нацеливании на больные клетки, не затрагивая здоровые. В отличие от мРНК-вакцин от COVID-19, которые улавливаются иммунными клетками, предназначенными для распознавания чужеродных веществ, лечение микроРНК должно обманывать организм, заставляя его считать их нечужеродными, тем самым избегая иммунного ответа и обеспечивая доставку к назначенным им клеткам.
Исследователи изучают различные методы транспортировки микроРНК непосредственно к определенным типам клеток. Один из методов, вызывающий значительный интерес, предполагает соединение микроРНК с лигандом – типом небольшой молекулы, которая связывается с определенными белками на поверхности клетки. В отличие от здоровых клеток, больные клетки могут иметь избыток специфических поверхностных белков или рецепторов. Прикрепляясь к этим рецепторам, лиганды могут направлять микроРНК к больным клеткам, оставляя здоровые клетки незатронутыми. Первый лиганд, GalNAc, одобренный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для доставки малых РНК, таких как микроРНК, избирательно воздействует на клетки печени.
Поиск лигандов, способных транспортировать малые РНК в другие клетки, требует идентификации рецепторов, которые в изобилии присутствуют на поверхности клеток-мишеней. Обычно для эффективной доставки лекарства требуется минимум один миллион копий рецептора на клетку.
Одним из лигандов, который выделяется, является фолат, также называемый витамином B9, небольшая молекула, имеющая решающее значение в периоды быстрого роста клеток, например, при развитии плода. Поскольку некоторые опухолевые клетки имеют более миллиона рецепторов фолиевой кислоты, этот лиганд предоставляет достаточные возможности для доставки достаточного количества терапевтической РНК для воздействия на различные типы рака. Например, моя лаборатория разработала новую молекулу под названием FolamiR-34a – фолат, связанный с миР-34a – которая уменьшала размер опухолей молочной железы и легких у мышей.
Повышение стабильности микроРНК
Еще одной проблемой использования малых РНК является их низкая стабильность, что приводит к их быстрой деградации. Таким образом, лечение на основе РНК, как правило, недолговечно в организме и требует частых доз для поддержания терапевтического эффекта.
Чтобы преодолеть это препятствие, ученые адаптируют крошечные нити РНК различными способами. Хотя каждая РНК требует уникальной схемы изменений, эффективные модификации могут заметно повысить ее долговечность. Это уменьшает необходимость в частых введениях, следовательно, снижает интенсивность и стоимость лечения.
Проще говоря, мы создали новый тип малых РНК, названный модифицированными GalNAc-siRNA для неделящихся клеток. Вместо того, чтобы принимать частые дозы каждые несколько дней, теперь их можно давать один раз в шесть месяцев. Аналогичным образом наша команда разработала метод лечения рака с использованием фолатных лигандов, связанных с модифицированными микроРНК. Это изменение означает, что лечение, которое раньше требовалось ежедневно, теперь можно проводить еженедельно. Это улучшение имеет решающее значение для таких заболеваний, как рак, при котором клетки быстро делятся и быстро разбавляют доставленную микроРНК. Мы считаем, что это достижение проложит путь к дальнейшей разработке этой микроРНК, связанной с фолатом, в качестве потенциального средства лечения рака в будущем.
Многие исследовательские центры активно работают над созданием методов лечения, вдохновленных революционными открытиями, сделанными нобелевскими лауреатами Амбросом и Рувкуном много лет назад. Несмотря на то, что в области лечения микроРНК предстоит преодолеть значительные проблемы, очевидно, что РНК обладает потенциалом в качестве терапевтического решения для многих заболеваний.
Это обновленная версия статьи, первоначально опубликованной 29 ноября 2023 г.
Смотрите также
- Зендая рассказала о потенциальной сюжетной линии третьего сезона «Эйфории» в преддверии выхода в производство сериала «Макс»; Вот что рассказала актриса
- Что сказал Jaguar Wright о связи Бейонсе и Jay-Z с Diddy? Все, что мы знаем: пара отправляет юридическое уведомление с просьбой отстранить ее от интервью Пирса Моргана
- «Моя жизнь менялась»: Дэниел Калуя вспоминает встречу с коллегой по фильму «Черная пантера» Чедвиком Боузманом и то, как покойный актер помог ему
- Имеют ли Шон Дидди Комбс, Джей-Зи и Бейонсе какое-либо отношение к смерти Алии? Вирусная теория изучена
- Спойлеры больницы общего профиля: признается ли Сонни в убийстве?
- Оценка Metacritic ремейка Silent Hill 2 пугающе близка к оригиналу
- «Мы все видели…»: Долли Партон пообещала пожертвовать 1 миллион долларов США жертвам урагана Хелен
- Где Ребел Уилсон и Рамона Агрума связали себя узами брака? Все, что нужно знать об их интимной свадебной церемонии
- 10 лет назад Magic the Gathering наконец-то дала фанатам то, что они хотели, и навсегда изменила игру
- Проблема «Звездных войн» Диснея: игнорирование того, что работает
2024-10-12 18:58