La ricerca sull’utilizzo dell’mRNA nel trattamento delle malattie ha suscitato grande interesse da parte dei ricercatori sin dall’inizio della campagna di vaccinazione contro il Covid-19 alla fine del 2020. Ora, gli scienziati sono ancora più intrigati da questa tecnologia. Al momento sono in corso studi clinici per decine di vaccini a base di mRNA, incluso quelli per l’influenza e l’herpes. I ricercatori sperano che l’mRNA possa essere utilizzato non solo per la prevenzione delle malattie, ma anche per il trattamento, con uno degli obiettivi principali che è quello di combattere il cancro.
Tuttavia, uno degli ostacoli principali è consegnare la molecola di mRNA nel posto giusto nel corpo. Le nanoparticelle lipidiche, note anche come vescicole a base di lipidi, possono trasportare l’RNA nelle cellule, ma non sono in grado di consegnarlo in posizioni specifiche. Jacob Becraft, co-fondatore e CEO di Strand Therapeutics a Boston, afferma che questo è un problema quando si tratta del trattamento del cancro perché molte terapie anti-cancro “possono essere estremamente tossiche per i tessuti al di fuori del bersaglio”.
Tuttavia, Strand potrebbe avere trovato una soluzione a questo problema. Hanno sviluppato la capacità di “programmare” l’mRNA in modo simile al codice informatico, consentendogli di svolgere funzioni specifiche – ad esempio, attivarsi solo in determinati tipi di cellule, in determinati momenti e in determinate quantità. L’azienda ha annunciato che la Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti ha approvato studi clinici per testare questo approccio su pazienti oncologici con tumori maligni. Strand prevede di iniziare la selezione dei pazienti in primavera.
Naturalmente presente in tutte le cellule umane, l’mRNA porta i piani genetici per la produzione delle proteine necessarie al funzionamento del corpo. Le versioni sintetiche utilizzate nei vaccini Pfizer e Moderna per il Covid-19 contengono istruzioni per la produzione di una proteina simile a quella delle spine del coronavirus. Le cellule immunitarie nel muscolo della spalla riconoscono la proteina delle spine come estranea e avvertono il corpo. Il sistema immunitario inizia a rispondere e produce anticorpi protettivi. Di conseguenza, quando il corpo incontra la proteina delle spine nel vero virus del Covid, è pronto a combattere.
L’utilizzo dell’mRNA per il trattamento del cancro funziona in modo simile. Le cellule tumorali sfuggono costantemente al sistema immunitario, passando inosservate. Tuttavia, l’mRNA sintetico può dirigere le cellule tumorali a produrre specifiche proteine che informano il sistema immunitario sulla presenza di un tumore.
Utilizzando l’mRNA, Strand invia un messaggio alle cellule tumorali per produrre una proteina infiammatoria chiamata interleuchina-12 (IL-12). Questo, a sua volta, mobilizza le cellule immunitarie che distruggono le cellule cancerose quando rilevano la presenza di questa proteina. “Il nostro mRNA penetra nel tumore e fa sì che il tumore secerni questa proteina”, afferma Jacob Becraft. “Il tumore diventa una fabbrica”.
In passato, l’IL-12 è stato considerato come una potenziale terapia anti-cancro, ma gli studi clinici degli anni ’90 sono stati interrotti a causa degli effetti collaterali tossici nei pazienti. In quel periodo, la proteina veniva somministrata direttamente nel flusso sanguigno, provocando una forte risposta infiammatoria in tutto il corpo. Diverse aziende hanno cercato di sviluppare versioni più sicure dell’IL-12, ma i principali produttori farmaceutici sembrano aver perso interesse per questo farmaco. Lo scorso anno, Bristol Myers Squibb ha interrotto la produzione e AstraZeneca e il suo partner Moderna hanno seguito l’esempio.
Per mantenere l’IL-12 all’interno dei tumori, gli scienziati di Strand hanno progettato una sequenza di codice genetico che istruisce l’appropriato mRNA a produrre la proteina infiammatoria solo quando viene rilevato l’ambiente tumorale. Questa sequenza è progettata per rispondere al livello di microRNA, molecole che regolano naturalmente l’espressione genica ed hanno differenti caratteristiche nelle cellule cancerose rispetto alle cellule sane. Quando l’mRNA finisce in una posizione diversa da quella prevista, la sequenza genetica lo istruisce a distruggersi autonomamente.
“Abbiamo sviluppato l’mRNA in modo che si disattivi se raggiunge un posto in cui non vogliamo che arrivi”, afferma Jacob Becraft.
Inizialmente, Strand si sta concentrando su tumori facilmente accessibili come il melanoma e il cancro al seno per dimostrare l’efficacia e la sicurezza del loro approccio. Come parte di questo studio, i medici inietteranno direttamente l’mRNA nei tumori e osserveranno l’effetto localizzato della terapia. In futuro, Strand prevede di somministrare l’mRNA programmato in tutto il corpo per trattare tumori in posizioni più distanti. In questo modo, la terapia si attiverà selettivamente nelle cellule e nei tessuti selezionati.
Philip Santangelo, uno scienziato che conduce ricerche sull’mRNA presso il Winship Cancer Institute della Emory University, ritiene che l’approccio di programmazione di Strand abbia vantaggi anche se il farmaco viene iniettato nel sito del tumore. “Se il farmaco sfugge al tumore dopo la somministrazione, le sue azioni probabilmente saranno limitate al tumore stesso”, afferma Santangelo.
L’IL-12 può essere identificato nel sangue, quindi i ricercatori potranno effettuare test del sangue e verificare la presenza della proteina. Strand prevede anche di monitorare vari organi per vedere dove finisce la proteina. Se la terapia funziona come previsto, la proteina non dovrebbe essere trovata al di fuori del tumore.
Come i circuiti informatici, i circuiti genetici possono talvolta commettere errori, afferma Ron Weiss, professore di ingegneria biologica al MIT, che ha fondato Strand e ora lavora come consulente. “Se il tuo circuito genetico commette un errore una volta su dieci, non vale la pena utilizzarlo come terapia”, dice Weiss. “Se lo fa una volta su un milione, allora è piuttosto buono”.
La ricerca di Strand e altri primi tentativi con questo tipo di circuito genetico aiuteranno a valutare quanto funzionano bene. “L’idea è che i circuiti genetici possano davvero avere un impatto significativo sulla sicurezza ed efficacia”, afferma Weiss.
Weiss è stato un pioniere delle idee dei circuiti genetici, basati principalmente sul DNA. Quando Becraft ha iniziato i suoi studi di dottorato nel 2013, si è unito al laboratorio di Weiss per lavorare sui circuiti genetici per l’mRNA. In quel periodo, molti scienziati dubitavano del potenziale dell’mRNA.
Ora, Weiss immagina la possibilità di programmare azioni sempre più complesse utilizzando circuiti genetici per creare terapie precise. “Questo apre le porte allo sviluppo di terapie che si adattano alla complessità della biologia”.
FAQ:
1. Cos’è l’mRNA?
L’mRNA (acido ribonucleico messaggero) è una molecola di acido ribonucleico che trasporta istruzioni genetiche alle cellule per la produzione di proteine necessarie al funzionamento del corpo.
2. Quali ricerche sono attualmente in corso riguardo all’utilizzo dell’mRNA?
Attualmente, sono in corso studi clinici per decine di vaccini a base di mRNA, inclusi quelli per l’influenza e l’herpes. Inoltre,
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