Új típusú gyógyszerek - RNS-interferencia a gyógyászatban

A célzott terápiás megoldások egyik igen gyorsan fejlődő területe rövid RNS-molekulákkal operál. Ezek az úgynevezett kis-RNS alapú hatóanyagok rendkívül gyors fejlődésen mentek keresztül, mióta 1998-ban Fire és Mello elsőként írta le a hosszú duplaszálú RNS-alapú gátlás, azaz az RNS-interferencia jelenségét. Ezt követően Tuschl és munkatársai igazolták, hogy lehetséges specifikus célgének gátlása mesterségesen szintetizált kis-RNS-sel emlősökben. Az azóta eltelt igen rövid idő alatt robbanásszerűen nőtt az RNS-interferenciát kiaknázó terápiás felhasználások száma. Az egyik legnehezebb feladat olyan módszerek, illetve vivőanyagok fejlesztése, mellyel hatékonyan tudják a terápiás szert a szervezeten belül a szükséges helyre, szervbe, szövetbe eljuttatni. Azonban az utóbbi években ezen a területen is látványos fejlődés következett be, ezért a közeljövőben várható az új típusú terápiás szerek megjelenése a klinikumban.

Az RNS-interferencia az egész élővilágban általános jelenség, mely a génkifejeződés (génexpresszió) szabályozásában játszik fontos szerepet. A szabályozás kulcsmolekulái, az ún. kis-RNS-ek (siRNS vagyis kis interferáló RNS) különböző gének specifikus gátlásáért felelősek.

Mint korábbi összeállításunkban már olvashatták, a folyamat során a génekről (DNS-molekulákról) átíródó ún. hírvivő RNS (mRNS) molekulák gátlása történik meg oly módon, hogy kis RNS-darabok kapcsolódnak a hírvivőhöz (RNS-interferencia), és tönkreteszik azt. Ezért a DNS-ről átíródott, egy fehérje képződését kódoló üzenet már nem juthat el a sejtplazmába, a fehérjeszintézis helyére.

A hagyományos gyógyszerekkel szemben a kis-RNS alapú szereknek számos előnye van. Az egyik, hogy bármilyen típusú célmolekula gátolható vele, olyanok is, melyek a hagyományos szerek számára elérhetetlenek. Ennek oka, hogy mivel a gátlás már az örökítőanyagról képződő RNS szintjén történik, nem is kerül sor a betegséget okozó fehérje, illetve vírusok esetében a vírus szaporodásához szükséges fehérje képződésére. A mesterségesen előállított, szintetikus kis-RNS-ek a sejtek molekuláris rendszerén keresztül kiszámítható hatékonysággal és ideig képesek egy-egy célmolekula gátlására.

Állatkísérletek

Állatokon végzett kísérletek támasztják alá, hogy az RNS-interferencián alapuló gyógyszerek széles körben alkalmazhatók lehetnek humán betegségek kezelésében is. A módszert hatékonyan alkalmazták vírusellenes terápiákban (ilyenkor a szer a kórokozó génműködésébe avatkozik be), illetve olyan betegségek kezelésében, mikor a szervezet saját génjének gátlása a terápiás hatás kulcsa. A következőkben néhány fontosabb eredményt mutatunk be, a Nature összefoglalója alapján.

Vírusok: influenza, légúti megbetegedések, herpesz

Influenzavírussal vagy az elsősorban csecsemőket és kisgyermekeket veszélyeztető, légúti betegségeket okozó vírussal, az ún. RSV-vel fertőzöt rágcsálók tüdejébe lipidbe csomagolt kis-RNS-t juttattak be terápiás céllal. Az egereknél azt tapasztalták, hogy az orron keresztül belélegzett kis-RNS hatóanyag szinte teljesen elpusztította a vírusokat az RSV, illetve az ún. parainfluenza esetében is, a klinikai tünetek pedig jelentősen csökkentek. Két önálló vizsgálat megmutatta, hogy egy zsírszerű anyag hatékonyan alkalmazható a kis-RNS-ek bevitelére olyan esetekben, ha a hatás eléréséhez valamely nyálkahártyán keresztül szükséges a szer bejuttatása.

Időskori látáskárosodás

A helyileg történő alkalmazások közül kiemelkedik a kis-RNS szembe történő juttatása a kóros érképződéssel és hegesedéssel járó kórképek esetében. Állatok szemének csarnokvízébe fecskendezett kis-RNS hatékonyan gátolta egy növekedési faktor (VEGF) képződését, ezzel jelentősen csökkentve a rendellenes érképződést. Ezek a bíztató eredmények alapozták meg a VEGF-et gátló kis-RNS-ek klinikai kipróbálásának megkezdését az időskori makuladegeneráció, a főként 60 év felettieket érintő, visszafordíthatatlan látáskárosodással járó betegség kezelésében.

Idegrendszeri betegségek

Az állatkísérletek segítséget nyújthatnak új célmolekulák azonosításában is. Egy fehérje gátlása hatékony lehet egy adott betegség kezelésében annak ellenére, hogy esetleg a szerepe még ismeretlen vagy tisztázatlan egy adott kórkép kialakulásában. Ilyen jellegű dilemmák tisztázásában segíthet a kísérleti állatok kezelése egy célfehérje képződését gátló kisRNS-sel. Amennyiben például egérnél hatékonynak bizonyul egy adott fehérje gátlása valamely kórkép kezelésében, hasonló eredményre számíthatunk más emlősfajoknál, így az embernél is. Ezt alapul véve az idegrendszert érintő betegségek, elváltozások terápiájában számos új gyógyszercélpont felfedezésére számíthatunk a jövőben. Az idegrendszerbe lokálisan, az agykamrákon, illetve a gerincen keresztül, az agy-gerincvelő folyadékon át juttatják be a szert. A gyógyszer vivőanyagától függően azonban jelentős eltérések vannak a szükséges dózis tekintetében. Az állatkísérletek alapján csupasz kisRNS-ből 0,4 mg volt szükséges a célgén hatékony gátlásához, míg ha "becsomagolták" a kis-RNS-t (ún. polimerhez kötötték vagy liposzómába csomagoltan adagolták), ezzel fokozva a felvételét, a fent említett dózis töredéke is elegendő volt ugyanannak a hatásnak az eléréséhez.

Huntington-kór, Alzheimer-kór és más súlyos betegségek (amiotróf laterális szklerózis és spinocerebeláris ataxia) kezelésében sikeresen alkalmaztak vírusokat a kis-RNS bevitelére az adott betegséget modellező kísérleti egerek esetében. Érdekes megfigyelés, hogy a gátlás mindig csak részleges volt. Ez annyit jelent, hogy a célgén kifejeződését csak 10-20 százalékkal sikerült csökkenteni a kis-RNS kezeléssel, ez azonban elegendő volt a tünetek figyelemreméltó enyhüléséhez, a klinikai állapot jelentős javulásához.

Magas koleszterinszint

Olyan betegségek esetében, melyek nem köthetők egy jól körülírható területhez, vagy nem lehet közvetlenül az érintett helyre adni a szert (például áttétes daganatok vagy magas koleszterinszint esetében), injekció formájában az érrendszerbe történhet a terápiás szer beadása, mely innen aztán az a test minden pontjára eljuthat. Egereken végzett vizsgálatok igazolták, hogy a magas koleszterinszint kialakulásában szerepet játszó bizonyos molekulák (apolipoprotein-B, ApoB) képződésének gátlása injekció formájában beadott, koleszterinhez kötött kis-RNS-sel csökkenthető. A koleszterin irányítja a kis-RNS bejutását azokba a sejtekbe a vékonybélben és a májban, melyek a koleszterinszint szabályozásában részt vesznek. A kezelés hatására az ApoB szintje több mint felére csökkent a májban és a vékonybélben, ennek következtében pedig a vér teljes koleszterinszintje is harmadával lett kevesebb.

Egy másik vivőanyag (ún. stabil nukleinsav-lipid részecske, SNALP) alkalmazásával még jobb eredményeket értek el, és már nemcsak egéren, de emberszabásúakon is igazolták a módszer alkalmazhatóságát. Az ApoB képződésének szinte teljes (90%-os) gátlása mellett a vér koleszterinszintje több mint felére (65%-kal) csökkent a kísérletben résztvevő jávai makákó majmoknál. A kezelés további előnye, hogy egyetlen adag szer beadása 11 napon keresztül hatásos volt. A SNALP-módszer általánosan alkalmazható, mikor arra van szükség, hogy a szer a májban fejtse ki hatását. Így remény van arra, hogy a hepatitis B vagy például az ebola kezelésében is hatékony eszközzé váljon a kis-RNS terápia.

Daganatterápia

Egérkísérletekkel igazolták, hogy számos daganat ellen is hasznos fegyver lehet a kis-RNS terápia. Egérben burjánzó prosztatadaganat, Ewing-szarkóma és adenokarcinóma kezelésében is értek el sikereket a kutatók.

Mesterségesen előidézett prosztatarákot sikeresen kezeltek egy olyan kis-RNS-sel, mely a Raf-1 gén kifejeződését gátolja. Egy másik kísérletben olyan nanorészecskéket állítottak elő, melyek egy speciális molekula segítségével a tumorban szaporodnak föl, így a részecskébe épített növekedési faktort (VEGF) gátló kis-RNS a kívánt helyen fejti ki hatását. Ennek következtében az intravénásan adagolt szer gátolja a tumorban az új erek képződését és a daganat növekedését.

Áttétes csontdaganat kezelésében alkalmazták az ún. atelokollagén nevű vivőanyagot, mely borjúból származó kollagénfehérjének egy enzimmel (pepszinnel) kezelt formája, ezért a szervezet jobban tolerálja, mivel kevésbé immunogén. Az atelokollagén a sejtek hatékonyabb kis-RNS felvételét segíti elő.

Igen hatásos módszer lehet ún. daganatspecifikus aptamer (mesterségesen szintetizált molekulák) hozzáadása a kis-RNS-hez, mely receptorokon keresztül ismeri fel a tumorsejteket, megkötődik rajtuk, így szelektíven pusztítja el a daganatot. A közelmúltban kidolgozott másik eljárás segítségével ugyancsak célzottan lehet a kis-RNS-t eljuttatni a daganatba. A rákos sejtet specifikusan felismerő ellenanyagot egy olyan fehérjével, az ún. protaminnal kötik össze, mely képes a nukleinsavak, így a kis-RNS megkötésére is. Az így előállított fúziós fehérjével rosszindulatú bőrdaganat, azaz melanóma elpusztítására voltak képesek a kutatók egereken végzett kísérletek során.