RNA-ის რედაქტირება აღმავლობის გზაზე – შეუძლია მას CRISPR გენური რედაქტირების შეზღუდვების გადალახვა?

ბოლო დროს RNA-ის რედაქტირებამ, როგორც გენურ რედაქტირებასთან შედარებით უფრო უსაფრთხო ალტერნატივამ მრავალი გენეტიკური დაავადების სამკურნალოდ, მნიშვნელოვან წინსვლას მიაღწია. 2023 წლის დეკემბერში პირველი კლინიკური ცდის პაციენტებმა RNA-ის რედაქტირების კანდიდატის დოზა მიიღეს — ეს გარდამტეხი მიღწევა იყო, რომელმაც უახლოეს თვეებში ამ სფეროს აღმავლობას შეიძლება შეუწყოს ხელი.

რატომ ვასწორებთ გენებს ან მათ პროდუქტებს?

გენების (DNA) ან მათი პროდუქტის, RNA-ის, რედაქტირებას გენეტიკური დარღვევებით გამოწვეული დაავადებების მკურნალობის პოტენციალი აქვს, რადგან ამ მეთოდებს დეფექტური გენების სწორად გასწორება შეუძლია. RNA-ის რედაქტირებამ შეიძლება დროებით შეცვალოს გენის ექსპრესია DNA-ში მუდმივი ცვლილების გარეშე და არასასურველი მუდმივი გვერდითი ეფექტების თავიდან აცილებას შეუწყოს ხელი. ეს ტექნოლოგიები განსაკუთრებით რთულად სამკურნალო იშვიათ გენეტიკურ დაავადებებში ახალ მეთოდებს შეიძლება გვთავაზობდეს. ამასთან, გენებისა და RNA-ის რედაქტირება დაავადების საფუძველს სწვდება და ნიშნებისა თუ ჩივილების ნაცვლად მიზეზებს უმიზნებს, რაც უფრო ეფექტიან და ხანგრძლივ გამოსავალს შეიძლება ნიშნავდეს.

რა არის ზუსტად RNA-ის რედაქტირება და რით განსხვავდება DNA-ის რედაქტირებისგან?

DNA-ისა და RNA-ის რედაქტირების მიზანი ცილის აგებულების ან რაოდენობის შეცვლაა. თუმცა DNA-ის რედაქტირებისგან განსხვავებით, RNA-ის რედაქტირება მეცნიერებს თავდაპირველი DNA-ის კოდის შეცვლის გარეშე საშუალებას აძლევს შეცვალონ ცილის წარმოსაქმნელად საჭირო ინსტრუქციების მატარებელი მოლეკულები.

RNA-ის რედაქტირების ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა დროებითი ეფექტია. DNA-ის რედაქტირება შეცდომისას „სამიზნის მიღმა ეფექტების“ გამომწვევ საშუალებად განიხილება. მაგალითად, Cell-ში გამოქვეყნებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ ერთი მუტაციის გასასწორებლად შექმნილი CRISPR-Cas9 სისტემა DNA-ის ჯაჭვებს არასწორ ადგილას ჭრიდა და აერთებდა ან შემთხვევათა ნახევარზე მეტში აღდგენას ვერ ახერხებდა, რაც ქრომოსომების დაკარგვას იწვევდა. ამის საპირისპიროდ, RNA უფრო მარტივი სამიზნეა. უჯრედის DNA-ში მუდმივი დამკვიდრების ნაცვლად ხანმოკლე RNA-ში შეტანილი გენეტიკური ცვლილებების შეჩერება ან უკუქცევა შესაძლებელია, რადგან უჯრედები RNA-ის ახალ ასლებს მუდმივად ქმნის. ამან იგი DNA-ის რედაქტირებაზე პოტენციურად უფრო უსაფრთხო ვარიანტად შეიძლება აქციოს.

ამასთან, RNA-ის რედაქტირება DNA-ის რედაქტირებაზე მარტივია. CRISPR მოითხოვს გენების მჭრელი ბაქტერიული ცილებისგან შემდგარ მოცულობით მოლეკულურ მექანიზმებსა და რედაქტირების სამართავ RNA-ის მოლეკულის მიწოდებას. RNA-ის რედაქტირების პრეპარატებს კი ქსოვილში წამლის ლიპიდური ნანონაწილაკებით ან ვირუსული ვექტორებით გადატანა შესაძლოა არ სჭირდებოდეს. მაგალითად, წამყვანი კომპანია Wave Life Sciences მიწოდების გასაადვილებლად N-აცეტილგალაქტოზამინით (GalNAc) ქიმიურად მოდიფიცირებულ მოკლე RNA-მარედაქტირებელ ოლიგონუკლეოტიდებს იყენებს. GalNAc-თან დაკავშირებულ ოლიგონუკლეოტიდებს, DNA-ის რედაქტირების სისტემებისგან განსხვავებით, შეუძლია უჯრედების მიერ მისაღებ RNA-ს დაუმიზნოს.

თუმცა Sangamo Therapeutics-ის გენომის ინჟინერ Gregory Davis-ის Drug Discovery News-თან ინტერვიუს მიხედვით, DNA-ის რედაქტირება უჯრედის გენეტიკური მასალის საფუძველში, ქრომოსომებში ჩარევას ნიშნავს და თითოეულ უჯრედში მხოლოდ ორი ასლის არსებობის გამო ჩვეულებრივ ერთჯერადად შეიძლება შესრულდეს. RNA-ის რედაქტირება კი DNA-დან შექმნილ, ცილის საწარმოებელ ასლებს უმიზნებს, რომლებიც უჯრედში მრავლად შეიძლება იყოს. შესაბამისად, მეტი სამიზნე მოლეკულის გამო ეს DNA-ის რედაქტირებაზე რთული და კომპლექსური პროცესი შეიძლება აღმოჩნდეს. Gregory Davis ამბობს: „CRISPR, ალბათ, უფრო დაბალი დოზირებისა და წამლის უფრო ეფექტიანი დამიზნების უპირატესობას გვაძლევს. RNA-ის რედაქტირებისას გაცილებით მეტი სამიზნეა მოსაცველი.“

Davis აღნიშნავს, რომ RNA-ის რედაქტორების ხანგრძლივმა აქტივობამ შეიძლება DNA-ის რედაქტირების მსგავსი არასასურველი მუდმივი გვერდითი ეფექტები გამოიწვიოს. DNA-ში გენური ცვლილებები მუდმივია და შემდეგ თაობებს შეიძლება გადაეცეს. თუმცა ხანგრძლივად აქტიურმა RNA-ის რედაქტორებმაც, თუ არასამიზნე უბნებზე იმოქმედა, შეიძლება DNA-ის რედაქტირების მსგავსი არასასურველი შედეგები შექმნას. ანუ RNA-ის რედაქტორის ხანგრძლივმა ეფექტმა არასწორ ადგილას ზემოქმედებისას შეიძლება DNA-ის სამიზნის მიღმა ეფექტების მსგავსი პრობლემები გამოიწვიოს.

Davis-ის მიხედვით, თუ RNA-ის რედაქტირებისთვის საჭირო ფერმენტები სხეულში დიდხანს უნდა დარჩეს, ამან იმუნურ სისტემაზე შეიძლება იმოქმედოს. ნუკლეინის მჟავების შემცვლელი ფერმენტები იმუნურმა სისტემამ შეიძლება უცხოდ აღიქვას და არასასურველი იმუნური პასუხი გამოიწვიოს.

თუმცა უნდა გვახსოვდეს, რომ ადამიანების კლინიკურ კვლევებში RNA-ის რედაქტირება მხოლოდ ახლა იწყება. უფრო მეტი კომპანიის მიერ ინოვაციური მეთოდების შექმნასთან ერთად ეს პრობლემები შესაძლოა მოგვარდეს.

Wave Life Sciences პირველი RNA-მარედაქტირებელი კანდიდატის, WVE-006-ის, კლინიკურ ცდას იწყებს

2023 წლის სექტემბერში Wave Life Sciences-მა WVE-006-ის კლინიკური ცდის განაცხადი წარადგინა. განაცხადი მიიღეს და დიდ ბრიტანეთში დოზის განსაზღვრის ცდა უკვე დაიწყო — RNA-ის რედაქტირების კანდიდატმა კლინიკურ ეტაპს პირველად მიაღწია.

WVE-006 სინთეზური RNA-ის მოლეკულაა, რომელიც RNA-ის რედაქტირებისთვის ადამიანის ფერმენტ ადენოზინდეამინაზას, ანუ ADAR-ს, იყენებს. იგი განკუთვნილია ალფა-1 ანტიტრიფსინის დეფიციტის (AATD) პოტენციურ მკურნალობად. ეს მემკვიდრეობითი გენეტიკური დარღვევა ჩვეულებრივ SERPINA1 გენში G-დან A-ზე წერტილოვანი მუტაციით (Z ალელით) ვითარდება. მუტაცია სისხლში M-AAT ცილის არასაკმარისი დონით ფილტვის დაავადებას იწვევს.

ამიტომ AATD-ის მქონე პაციენტებში WVE-006 მიზნად ისახავს SERPINA1-ის Z ალელით კოდირებული mRNA-ის ერთფუძიანი მუტაციის გასწორებით ფუნქციური M-AAT ცილის აღდგენასა და სისხლში მიმოქცევას, რათა ღვიძლის დაზიანება თავიდან აიცილოს და ფილტვები დაიცვას.

Wave 2024 წელს AATD-ის მქონე პირებში მიმდინარე RNA-ის რედაქტირების მკურნალობის ეფექტიანობისა და მოქმედების მექანიზმის ამსახველი მონაცემების გაზიარებას გეგმავს. ცდის დაწყებით კომპანიამ GSK-თან თანამშრომლობის პირველ ეტაპობრივ მიზანს მიაღწია და 20 მილიონი დოლარის გადახდა მიიღო. თანამშრომლობით Wave-ს განვითარების, გამოშვებისა და გაყიდვების დამატებითი ეტაპობრივი მიზნებისთვის ჯამში 505 მილიონ დოლარამდე მიღება და წმინდა გაყიდვებიდან საფეხურებრივი როიალტი ეკუთვნის.

Ascidian Therapeutics-მა აშშ-ში RNA-ის რედაქტირების პირველი კლინიკური ცდისთვის FDA-ს ნებართვა მიიღო

RNA-ის რედაქტირების კიდევ ერთ მნიშვნელოვან მიღწევაში, ბოსტონის ბიოტექნოლოგიურმა კომპანიამ Ascidian Therapeutics-მა აშშ-ის სურსათისა და წამლის ადმინისტრაციისგან (FDA) ნებართვა მიიღო აშშ-ში პირველი ასეთი კლინიკური ცდის დასაწყებად. RNA-ის რედაქტირების მკურნალობის შემქმნელი კომპანიების უმეტესობის მსგავსად Wave DNA-ის რედაქტირებისთვის ADAR-ს იყენებს, Ascidian-ის ცდა კი პაციენტებში პირველად შეამოწმებს „ეგზონის რედაქტირებას“.

Ascidian-მა სახელიც და ტექნოლოგიაც ზღვის ღრუბლებისგან მიიღო — ზღვის ბინადარი ორგანიზმებისგან, რომლებიც ხერხემლიანთა პრიმიტიული წინაპრებია. ლარვიდან ზრდასრულად გადასასვლელად ასციდიები RNA-ის კოდის მცირე მონაკვეთებს, ეგზონებს, არსებითად გადააწყობს. ამ მაგალითით შთაგონებული Ascidian სინთეზური RNA-ის მოლეკულით ჩაერევა შეერთების პროცესში და უჯრედს დეფექტური ეგზონების ჯგუფის გასწორებული ასლით ჩანაცვლებისკენ უბიძგებს. აღმასრულებელმა დირექტორმა Michael Ehlers-მა Endpoints-ის ახლახან გამოქვეყნებულ ანგარიშში განაცხადა, რომ ABCA4 გენის პირველი 22 ეგზონის შეცვლით, მისი 50 ეგზონიდან, კომპანია პაციენტთა დაახლოებით 60%-დან 70%-მდე მკურნალობას შეძლებს.

Ascidian-ის ACDN-01 ერთადერთი კლინიკურ ეტაპზე მყოფი მკურნალობაა, რომელიც შტარგარდტის დაავადების გენეტიკურ მიზეზებს უმიზნებს. ეს იშვიათი გენეტიკური დარღვევა თვალის მაკულაში ცხიმის დაგროვებით მხედველობის დაკარგვას იწვევს და ABCA4 გენის 1000-ზე მეტ მუტაციასთანაა დაკავშირებული. ABCA4 გენის დიდი ზომისა და მუტაციური მრავალფეროვნების გამო სტანდარტული გენური ჩანაცვლება ან ფუძეების რედაქტირება არასაკმარისია. ამიტომ RNA-ის რედაქტირებას ABCA4-ის ფუნქციის დაკარგვით გამოწვეულ ასეთ დაავადებებში მუტაციების გასწორების მნიშვნელოვანი პოტენციალი აქვს.

RNA-ის რედაქტირების იმედის მომცემი მომავალი

გასულ წელს RNA-ის რედაქტირების სექტორი მნიშვნელოვნად გაიზარდა: მას ბევრი ახალი კომპანია შეუერთდა და ინვესტიციებიც გაიზარდა. მაგალითად, სან-ფრანცისკოს ბიოტექნოლოგიურმა Amber Bio-მ ინვესტორების დიდი ინტერესით 26 მილიონი დოლარი მოიზიდა. შემდეგ AIRNA სექტორში 30 მილიონი დოლარის საწყისი დაფინანსებით შევიდა. RNA-ის რედაქტირებაზე მომუშავე Korro Bio-მ და რეგენერაციული მედიცინის Frequency Therapeutics-მა გაერთიანება გადაწყვიტეს, რათა Korro-ს პროგრამების განვითარებაზე კონცენტრირდნენ. ეს ნაბიჯები ტექნოლოგიის მომავლისადმი ნდობასა და მის პოტენციალს უსვამს ხაზს.

DNA-ის რედაქტირებასთან შედარებით უფრო უსაფრთხო პროფილისა და მარტივი გამოყენების გამო RNA-ის რედაქტირება მრავალი კომპანიის ინტერესს იწვევს. მოლოდინია, თუ რა შედეგებს მოიტანს სფეროს წინსვლა კლინიკურ პრაქტიკაში. ამ წელს Wave-ისა და Ascidian-ის ცდებიდან მნიშვნელოვანი მონაცემების მიღებაა მოსალოდნელი.