A descoberta do mRNA poderia permitir o desenvolvimento de tratamentos personalizados para câncer e defeitos genéticos: Equipe polonesa de cientistas nomeada para o Prêmio Inventor Europeu de 2018.
- O pré-requisito para uma medicina totalmente personalizada com máxima eficácia é oferecer terapias sob medida para cada paciente e suas doenças específicas, também a nível celular.
Este é o objetivo dos cientistas poloneses: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz e sua equipe.
Eles desenvolveram uma extremidade durável, mais eficaz e fácil de produzir da molécula de mRNA - a chamada cap, que instrui a célula a produzir proteínas específicas.
A técnica proposta pelos cientistas nos permite pensar em soluções médicas que corrigem o sistema de informação genética do corpo sem fazer alterações diretas no DNA do paciente.
Pelas suas realizações, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz e uma equipa de cientistas da Universidade de Varsóvia foram nomeados para a final do European Inventor Award de 2018 na categoria "Investigação". Os vencedores do prémio EPO deste ano serão anunciados numa cerimónia que terá lugar a 7 de junho em Paris.
"O conceito proposto por cientistas poloneses pode estender o uso da medicina personalizada com base na biologia molecular", disse Benoît Battistelli, presidente do EPO. "Esta invenção reflete como a pesquisa médica europeia está ajudando a criar novos conceitos para o tratamento de câncer e outras doenças mortais que poderiam beneficiar milhões de pessoas."
Uma experiência pessoal que contribuiu para o desenvolvimento da medicina personalizada
Para Jacek Jemielity, que trabalha com química bioorgânica na Universidade de Varsóvia, a questão do desenvolvimento de novos métodos de tratamento de doenças como o câncer foi de particular importância.
Enquanto sua equipe estava pesquisando o desenvolvimento de um mRNA quimicamente modificado mais estável como um portador de drogas, sua filha desenvolveu leucemia.
“Passei muito tempo no hospital, onde vi muitas crianças lutando por suas vidas”, diz Jemielity. "A doença dela foi uma motivação extremamente importante para o meu trabalho."
E embora a filha do cientista tenha se recuperado totalmente, mais de 10 milhões de novos casos de várias formas de câncer são diagnosticados a cada ano.
O câncer, em todas as suas formas, é a segunda principal causa de morte no mundo. Os tratamentos padrão, como cirurgia, radioterapia e quimioterapia, estão fazendo um progresso significativo.
No entanto, o fato de que, de acordo com as estimativas, duas em cada cinco pessoas podem desenvolver câncer ao longo da vida, e os enormes custos financeiros resultantes e o impacto na vida dos pacientes, tornaram a pesquisa de novos tratamentos contra o câncer uma prioridade na medicina.
Uma direção promissora de tratamento é a área da medicina personalizada, que oferece terapias baseadas no DNA do paciente.
O objetivo é entender a causa genética da doença, seja localizando as áreas do DNA que levaram ao seu desenvolvimento, ou encontrando a mutação genética responsável pelo crescimento celular anormal típico do câncer.
Um novo conceito de modificação de mRNA
O DNA humano contém cerca de 20.000 genes que contêm instruções para fazer proteínas, enzimas e outras partículas que constituem o corpo.
No entanto, fazer alterações no DNA é tão caro, difícil e arriscado que, até o momento, poucas terapias genéticas foram aprovadas.
Eles são baseados principalmente em retrovírus modificados que podem deslizar através dos mecanismos de defesa celular e introduzir novas informações diretamente no núcleo da célula.
Uma abordagem muito menos invasiva é focar na maneira como as informações escritas no DNA são transferidas para os ribossomos da célula, onde os comandos de produção de proteínas codificados no DNA são executados.
Moléculas conhecidas como RNA mensageiro (mRNA) são responsáveis por transmitir essas informações. É de curta duração na natureza, portanto, as enzimas e proteínas humanas degradaram qualquer mRNA modificado inserido externamente antes de comunicar o efeito terapêutico pretendido ao ribossomo.
Com base em pesquisas iniciadas quatro décadas antes, Jemielity e sua equipe propuseram uma abordagem diferente, com foco nas estruturas delicadas no final de cada molécula de mRNA, conhecidas como 5 'cap. “A estrutura do cap é muito importante para o metabolismo do mRNA, porque sem ela, o mRNA se decompõe muito rapidamente e não consegue realizar suas funções. A tampa, portanto, protege o mRNA da degradação. '
A equipe de pesquisa mudou um dos aproximadamente 80.000 átomos de uma molécula de mRNA típica, substituindo o átomo de oxigênio por um átomo de enxofre. Um cap de mRNA sintético foi criado desta forma.
A invenção patenteada - chamada Beta-S-ARCA - levou à criação de um mRNA estável, cinco vezes mais eficaz e três vezes mais estável na célula do que uma molécula de ocorrência natural, abrindo caminho para o desenvolvimento de terapias baseadas em mRNA.
Do laboratório ao mercado
Após o início do processo de patente europeia em 2008, a equipe firmou parceria com a BioNTech da Universidade de Mainz (Alemanha), especializada em terapias gênicas.
Os ensaios clínicos iniciais usando limites de mRNA desenvolvidos pela equipe da UW começaram dois anos depois. Em 2013, a BioNTech licenciou a tecnologia de mRNA estável para as empresas farmacêuticas mais importantes, incluindo a francesa Sanofi S.A. e Genetech Inc.
Em julho de 2017, a BioNTech publicou resultados promissores dos primeiros testes em humanos de uma vacina anticâncer baseada em mRNA personalizada usando tampas desenvolvidas por Jemielity e sua equipe.
Oito dos 13 participantes do estudo que tiveram recorrências regressivas de melanoma não tiveram células cancerosas durante os 23 meses do estudo.
Em contraste, uma das outras cinco pessoas que desenvolveram novos tumores apresentou uma redução do tumor.
A vacina do estudo, que também pode ser adaptada para tratar outros tipos de câncer, é baseada no sequenciamento do DNA do tumor do paciente e sua comparação com o do tecido normal.
Assim que a mutação é identificada, o mRNA alterado artificialmente é injetado no corpo do paciente, permitindo que o sistema imunológico detecte e destrua as células cancerosas.
A BionTech planeja testar essa tecnologia em conjunto com um medicamento anticâncer chamado Tecentriq.
Time de pesquisa
Já na década de 1980, os funcionários da Universidade de Varsóvia estavam muito à frente de seus colegas que lidavam com a estabilização do mRNA, muito antes de ser considerado um elemento estrutural que poderia ser usado em terapias que salvam vidas.
Edward Darżynkiewicz, um membro experiente da equipe, obteve seu diploma de mestre em 1970 e defendeu sua tese de doutorado em química orgânica na Universidade de Varsóvia em 1976 e, a partir de 2009, trabalhou na Universidade de Varsóvia como professor titular de física.
Ele é o chefe do Laboratório de Expressão Gênica do Departamento de Física da Universidade de Varsóvia e do Laboratório Interdisciplinar de Biologia Molecular e Biofísica do Centro de Novas Tecnologias da Universidade de Varsóvia.
Em 2015, ele foi premiado com a Medalha de Leon Marchlewski por extraordinárias realizações em bioquímica e biofísica. Ele é co-autor de 208 publicações científicas, três patentes europeias e uma patente dos Estados Unidos.
Jacek Jemielity também trabalha no Centro de Novas Tecnologias da Universidade de Varsóvia como professor de química orgânica desde 2013 e atualmente atua como chefe do Laboratório de Química Orgânica lá.
Ele é o autor de três patentes europeias e quase 100 publicações científicas. Por suas realizações científicas, ele recebeu o Prêmio do Reitor da Universidade de Varsóvia e o Prêmio da Faculdade de Física da Universidade de Varsóvia.
Joanna Kowalska é professora assistente na Faculdade de Física do Departamento de Biofísica da Universidade de Varsóvia desde 2011. Atualmente, ele também é gerente de projetos.
A Sra. Joanna é autora de mais de 50 trabalhos científicos e três patentes europeias. Ela recebeu o Prêmio de Segundo Grau de Reitor da Universidade de Varsóvia, o Prêmio da Faculdade de Física da Universidade de Varsóvia e o Prêmio do Prof. Pieńkowski.
Em 2018, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz e sua equipe também foram homenageados por suas invenções com o Prêmio Econômico do Presidente da Polônia na categoria "Pesquisa e Desenvolvimento".
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