Genombrott för att spåra RNA i celler
Forskare på Chalmers har lyckats ta fram en metod för att märka mRNA-molekyler och följa dess väg i cellerna, med blotta ögat i ett mikroskop och i realtid – utan att påverka mRNAts naturliga funktion. Genombrottet har stor betydelse för att underlätta utvecklingen av nya RNA-baserade mediciner.
RNA-baserade medicinska terapier erbjuder fantastiska möjligheter att förebygga, behandla och potentiellt bota sjukdomar. Men leveransen av RNA-terapier in i cellen är fortfarande ineffektiv och otillräckligt kartlagd. Leveransmetoderna behöver optimeras för att RNA-teknikens potential ska kunna utnyttjas till fullo. En ny metod som presenterades nyligen i den högt ansedda vetenskapliga tidskriften Journal of the American Chemical Society, kan bli en viktig pusselbit för att övervinna leveransproblemet och ta utvecklingen stora steg framåt.
– Eftersom vår metod kan bidra till att lösa ett av de största problemen för att upptäcka och utveckla nya läkemedel, ser vi att den här forskningen kan underlätta ett paradigmskifte från traditionella läkemedel till RNA-baserade terapier, säger Marcus Wilhelmsson, professor på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers och en av artikelns huvudförfattare
Gör mRNA självlysande utan att påverka dess naturlig aktivitet
Forskningen bakom metoden har gjorts i ett samarbete mellan kemister och biologer på Chalmers och AstraZeneca och inom forskningscentret FoRmulaEx.
Metoden går ut på att byta ut en av RNAs egna byggstenar, baser, till en självlysande variant som har originalbasens naturliga egenskaper. De fluorescerande baserna som gör RNAt självlysande har utvecklats med hjälp av en särskild kemi, och studien visar att den här metoden för att göra RNA självlysande inte påverkar mRNAts biologiska egenskaper. Den stör inte heller cellens förmåga att översätta mRNA till protein. Det är ett viktigt genombrott som aldrig tidigare lyckats, och den självlysande märkningen gör att forskarna kan följa de aktiva mRNA-molekyler in i cellen och i realtid se hur de tas upp i den i ett mikroskop.
En svår utmaning när man arbetar med mRNA är att dessa är väldigt stora, men samtidigt ömtåliga molekyler. De kan inte kan ta sig in i celler själva, och man måste därför paketera dem. Den metod som hittills visat sig vara mest framgångsrik, använder sig av lipida nanopartiklar, små droppar. Det finns fortfarande ett stort behov av att utveckla nya och mer effektiva lipida nanopartiklar, (något som forskare på Chalmers också arbetar med i ett annat projekt) men för att kunna göra det behöver vi förstå hur de tas upp. Att se i realtid hur mRNAt fördelar sig i cellen är därför ett viktigt verktyg.
– Den stora vinsten med den här metoden är att vi nu lätt kan se vart i cellen som det levererade mRNA tar vägen och i vilka celler som proteinet bildas, utan att vi förlorar RNAts naturliga protein-översättande förmåga, säger Elin Esbjörner, docent på institutionen för biologi och bioteknik och artikelns andra huvudförfattare.
Ger viktig information för att bidra till upptäckter av nya läkemedel
Forskare som arbetar inom området kan använda metoden för att få större kunskap om hur RNAts upptagsprocess fungerar och därmed kan utvecklingen av nya läkemedel både snabbas på och effektiveras. Till skillnad från befintliga metoder för att studera RNA i mikroskop, ger den nya korrekt och mer detaljerad kunskap om processen.
– Hittills har det inte gått att mäta den naturliga hastigheten och effektiviteten med vilken RNAt verkar i cellen. Då får man fel svar på frågorna som man ställer när man vill ta fram ett nytt RNA-läkemedel. Om man med sin metod vill ha svar på vilken hastighet en process har och svaret metoden ger är en femtedel av den hastigheten som sker naturligt i cellen när ett läkemedel tas upp och verkar, blir det svårt att kunna optimera läkemedelsutvecklingen, säger Marcus Wilhelmsson.
På väg mot nyttiggörande - direkt in på IVA:s 100 lista
När forskarna insåg vilken skillnad metoden skulle kunna göra och hur angelägen den nya kunskapen är för fältet, gjorde de sina resultat tillgängliga så snabbt som möjligt. Nyligen fick de ytterligare bekräftelse på intresset för metoden när Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademin (IVA) valde ut forskningsprojektet och innovationen till sin årliga 100-lista. Där lyftes den också fram som särskilt angelägen för att öka samhällets motståndskraft mot kriser. För att säkra att metoden kommer till nytta har forskarna skickat in en patentansökan och planerar för ett avknoppningsbolag, med stöd av Chalmers Ventures och Chalmers Innovationskontor.
Läs den vetenskapliga artikeln i tidskriften Journal of the American Chemical Society (JACS)
För mer information, kontakt
Marcus Wilhelmsson, professor, institutionen för kemi och kemiteknik, Chalmers, 031 722 3051, marcus.wilhelmsson@chalmers.se
Elin Esbjörner, docent, institutionen för biologi och bioteknik, Chalmers, 021-772 51 20, eline@chalmers.se
Joshua Worth
Kommunikatör
031 772 63 79
joshua.worth@chalmers.se
________________
Chalmers tekniska högskola i Göteborg forskar och utbildar inom teknik och naturvetenskap på hög internationell nivå. Universitetet har 3 100 anställda, 10 000 studenter och utbildar ingenjörer, arkitekter och sjöbefäl.
Med vetenskaplig excellens som grund utvecklar Chalmers kompetens och tekniska lösningar för en hållbar värld. Genom globalt engagemang och entreprenörsanda skapar vi innovationskraft, i nära samarbete med övriga samhället. EU:s största forskningsinitiativ – Graphene Flagship – leds av Chalmers, liksom bygget av en svensk kvantdator.
Chalmers grundades 1829 och har än idag samma motto: Avancez – framåt.
