RNA-molekyler – med med förmåga att påverka eller stänga av sjukdomsframkallande gener – är heta läkemedelskandidater inom flera området. Problemet har varit att få in molekylerna så långt in i cellerna att de har effekt. Nu har forskare vid Lunds universitet utvecklat en teknik som gör det möjligt att studera leveransen in i cellen – och kan visa en möjlig väg att leverera RNA-läkemedel effektivt till tumörer.
DNA och dess kemiska släkting RNA är molekyler som alla levande organismer använder för att lagra information och utföra olika funktioner i cellen. Forskarna som nu upptäckt en möjlig väg för leverans av RNA-läkemedel till tumörer, har studerat en typ av RNA-läkemedel som kallas siRNA.
Under 1990-talet upptäckte forskare att siRNA, små dubbelsträngade RNA-molekyler, kunde användas för att stänga av i princip vilken gen som helst. Fenomenet kallas RNA-interferens. 2006 belönades upptäckten med Nobelpriset i fysiologi eller medicin. Förhoppningarna var stora att man med hjälp av RNA-interferens skulle kunna behandla virusinfektioner, cancer och andra sjukdomar.
– Två siRNA läkemedel har godkänts av det amerikanska läkemedelsverket, men ännu finns inga läkemedel som har fått godkännande för klinisk användning vid cancer, berättar cancerforskaren och läkaren Anders Wittrup vid Lunds universitet och Skånes universitetssjukhus som har lett studien.
Måste in i cellen för att verka
En stor fördel med RNA-molekylerna är att de går snabbt att utveckla och producera. Det främsta problemet för alla sorters RNA-läkemedel är att få in dess molekyler i det inre av cellen, den så kallade cytosolen, där de har effekt.
SiRNA-molekylens storlek – cirka 50 gånger större än en typisk läkemedelsmolekyl – bidrar till dessa svårigheter. I den aktuella studien har forskarna studerat siRNA-molekyler kopplade till kolesterol som gör att de effektivt tas upp av de flesta tumörceller.
Detaljstudier av RNA-leveransen
– Även om vi kan få tumörceller att ta upp siRNA har man sett att mer än 99 procent verkar fastna i en slags cellulär sopstation, den så kallade lysosomen, förklarar Anders Wittrup.
Forskarna undersökte då om de med hjälp av bland annat malarialäkemedlet klorokin kunde skapa skador i lysosomen, så att siRNA-läkemedlet kunde ta sig vidare in i cellen – och på så vis få effekt av siRNA-läkemedlet.
För att lyckas studera detta behövdes nya avbildningstekniker för att se vad som sker i cellen.
– Vi har utvecklat helt nya mikroskopimetoder som gör det möjligt att i detalj studera när lysosomer och andra strukturer i cellen öppnas upp för RNA-leverans. Detta är tekniker som är starkt efterfrågade inom både den akademiska forskningen och inom läkemedelsindustrin, säger doktorand Hampus Du Rietz.
Öppnar upp den cellulära sopstationen
– Vi har visat hur man med hjälp av klorokin kan öppna upp den här sopstationen så att siRNA-molekylerna kommer in i cytosolen, alltså utrymmet mellan cellmembranet och kärnan inuti cellen, säger Anders Wittrup.
Det här sättet att öppna lysosomerna, som tidigare kapslat in RNA-molekylerna och därmed hindrat effekten av dem, innebär att det främsta hindret för användning av siRNA och andra RNA-baserade läkemedel potentiellt nu är på väg att bemästras.
– Vi ser upp till 50 gånger högre siRNA-effekt i cellkulturstudier och även effektiv leverans i experimentella tumörer odlade utanför kroppen, så kallade tumörsfäroider, som man tidigare inte kunnat nå med siRNA, säger Anders Wittrup.
Behövs studier på fler tumörtyper
Fler studier behövs innan RNA-läkemedel når cancerpatienterna. Forskargruppen i Lund har nu gått vidare med studier på fler tumörtyper och ytterligare metoder att leverera RNA in i tumörceller.
– Våra rön öppnar upp spännande möjligheter för hur RNA kan nå in i cellernas inre. Det tror jag kommer att spela en avgörande roll för att ta fram RNA-läkemedel till behandling av sjukdomar där vi idag saknar verksamma läkemedel, säger Anders Wittrup.
Så skiljer sig RNA-läkemedel från andra substanser
Eftersom gensekvensen för proteinerna i våra gener är kartlagda, så kan forskarna använda den informationen för att på kortare tid designa ett läkemedel som stänger av eller påverkar genen för det specifika sjukdomsproteinet man vill angripa. Detta skiljer sig från hur man ofta annars arbetar med läkemedelssubstanser; då söker forskarna igenom hundratals antikroppar som odlas fram i laboratorier för att se om de kan påverka något enzym involverat i sjukdomen.
Vetenskaplig artikel:
Imaging small molecule-induced endosomal escape of siRNA Hampus Du Rietz, Hampus Hedlund, Sten Wilhelmson, Pontus Nordenfelt och Anders Wittrup.Nature Communications
Kontakt:
Anders Wittrup, forskare vid Lunds universitet; Institutionen för kliniska vetenskaper i Lund, LUCC-Kamprad, Wallenberg Center for Molecular Medicine och läkare vid Skånes universitetssjukhus
