محققان دریافته‌اند که mRNA از کجا و چگونه به سلول می‌رسد تا اطلاعات ژنتیکی را تغییر یا تحویل دهد؛ این یافته‌ها برای کمک به ایجاد درمان‌های جدید، اهمیت ویژه‌ای دارند.
اطلاعات ژنتیکی مورد نیاز برای توسعه و حفظ حیات، در DNA قرار دارد؛ این اطلاعات توسط پیام‌رسان ریبونوکلئیک اسید (mRNA) برای ساخت پروتئین‌ها مخابره می‌شود. آنچه که باعث تمایز درمان‌های مبتنی بر mRNA می‌شود، پتانسیل آنها برای رفع نیازهای حل‌نشده است؛ این نیازها در بسیاری از بیماری‌ها، مانند سرطان و بیماری‌های قلبی-عروقی دیده می‌شوند. درواقع ازmRNA می‌توان برای تحریک‌کردن تولید، تخریب یا اصلاح پروتئین هدف استفاده کرد؛ چیزی که رسیدن به آن با روش‌های دیگر غیرممکن است. بعد از این که سلول‌ها ساخت پروتئین را به پایان رساندند، mRNA به‌سرعت تجزیه می‌شود.
RNAهای پیام‌رسان که با نام mRNA نیز شناخته می‌شوند، یکی از انواع RNAهایی هستند که در سلول یافت می‌شوند و مانند اکثر RNAها، پس از ساخته‌شدن در هسته، به سیتوپلاسم صادر می‌شوند. در سیتوپلاسم، کدهای روی mRNA ترجمه می‌شوند و یک پروتئین خاص به وجود می‌آید.
مهم‌ترین چالش در این روش، این است که mRNA بتواند خود را به داخل سلول برساند تا مراحل ترجمه را انجام دهد. mRNA را می‌توان در نانوذرات لیپیدی (LNPs) بسته‌بندی کرد. این فرایند ساده نیست؛ زیرا mRNA قبل از اینکه بتواند به محل عمل خود در داخل سلول (سیتوپلاسم) برسد، باید از غشاء عبور کند. LNPها حباب‌های کوچک چربی هستند که از mRNA محافظت کرده و آن را به سلول منتقل می‌کنند.
LNPها از نظر بالینی، پیشرفته‌ترین سیستم انتقال ژن غیرویروسی هستند. نانوذرات لیپیدی، اسیدهای نوکلئیک را احاطه کرده و مانع از استفاده از داروهای ژنتیکی و توسعه‌ی آن می‌شوند. طب ژنتیکی کاربردهای مختلفی مانند ویرایش ژن، ساخت سریع واکسن و درمان بیماری‌های ژنتیکی نادر و غیرقابل‌درمان را دارد اما اکثر آنها به علت ناکارآمدی تحویل mRNA با موفقیت انجام نمی‌شوند.
محققان تیم MPI-CBG که در تجسم مسیرهای ورود مولکول‌ها به سلول با میکروسکوپ‌های با وضوح بالا تخصص دارند، داده‌های مهمی را در اختیار محققان قرار دادند. آنها این کار را با همکاری دانشمندانی از AstraZeneca انجام دادند که برای رویکردهای درمانی، نمونه‌های اولیه نانوذرات لیپیدی را برای دنبال‌کردن mRNA داخل سلول ایجاد کرده بودند.
زمانی که LNPها به سطح سلول می‌رسند، به گیرنده‌ها متصل شده و سپس به محفظه‌های اختصاصی محصور در غشاء به نام اندوزوم برده می‌شوند.mRNA داخل سلول توسط غشایی احاطه می‌شود که از حباب چربی و دیواره‌ی اندوزوم تشکیل شده است؛ بنابراین mRNA برای رسیدن به سیتوپلاسم باید از هر دو مانع گذر کند اما تنها تعداد کمی از مولکول‌های RNA قادر به فرار به داخل سیتوپلاسم هستند.
مولکول‌هایLNP ابتدا به اندوزوم‌های اولیه منتقل می‌شوند تا مولکول‌های محموله به مقاصد مختلف در سلول توزیع شوند؛ سپس این مولکول‌ها یا به سطح سلول بازیافت شده یا در اندوزوم‌ها و لیزوزوم‌ها تجزیه می‌شوند.
طبق گفته‌های پراسات پاراماسیوام، نویسنده اول این مطالعه، می‌توان برای اولین بار با تکنیک‌های میکروسکوپ تک مولکولی،mRNA موجود در LNP را در داخل آندوزوم سلول‌ها تجسم کرد. نتایج نشان می‌دهد که ارسال LNP-mRNA به آندوزوم‌های دیررس، نتیجه‌ی معکوس دارد و فقط سمیت سلولی را افزایش می‌دهد؛ این یافته‌ها به درک جزئیات مکانیسم فرار mRNA از آندوزوم‌ها کمک شایانی می‌کند.
دانستن اینکه mRNA به کجا می‌رود و چگونه می‌تواند از آندوزوم‌ها فرار کند، این امکان را می‌دهد که ابزارهای بهتری با دوز کمتر برای تحویل کارآمدتر ایجاد کرد؛ بنابراین می‌توان سیستم تحویل mRNA را بهبود بخشید تا بتوان از آن برای کاربردهای درمانی، مانند درمان سرطان استفاده کرد.
محمدسپهر حکمی
ویراستار: علی‌رضا محمدی
رفرنس:
