Makromolekyl med många måltavlor

Att RNA-molekyler har en nyckelroll i överföringen av genetiska instruktioner i biologiska system har varit känt sedan länge.
På senare tid har kunskaperna ökat dramatiskt om dessa makromolekylers kapacitet och idag vet man att RNA kan anta en uppsjö av konformationer och utföra många cellulära funktioner.
Vissa typer av ribonukleinsyra kan interagera med annat RNA, DNA eller proteiner, medan andra RNA-molekyler i likhet med många proteiner kan fungera som kemiska katalysatorer. Upptäckten av det senare gav amerikanerna Sidney Altman och Thomas Cech nobelpriset i kemi 1989. Idag är hundratals RNA-enzymer, så kallade ribozymer, kända.

Hämmar genuttryck

Medvetenheten om RNA:s mångsidighet har gjort att allt fler terapeutiska tillämpningar har utvecklats, och flera av dessa befinner sig idag i kliniska studier.
Den hittills mest prövade strategin går ut på att hämma genuttryck med hjälp av enkelsträngat RNA. Korta RNA-molekyler som är komplementära till den arvsmassa som man vill påverka, så kallad antisense, kan tillsammans med mål-RNA bilda komplex som stoppar proteinbildningen.

Återanvändning

Ett av flera problem med metoden är att ett stort överskott av antisense behövs på cellnivå för att tillräcklig grad av hämning skall uppnås.
För att undvika detta har forskarna bland annat tagit hjälp av RNA i form av ribozymer, som har förmågan att binda till komplementärt mål-RNA, klyva detta och släppa ifrån sig resterna. Genom att förändra den specifika, bindande sekvensen på ribozymen kan i princip vilket RNA som helst angripas. In vitro har man kunnat konstatera att samma ribozymmolekyl kan utföra klyvningar många gånger, vilket teoretiskt sett är fördelaktigt jämfört med konventionell antisense.
? Men steget till att få detta att ske in vivo är långt. Det är trots allt viktigt, men svårt, att uppnå höga koncentrationer av ribozymer i cellerna, säger Michael Andäng, forskare vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik, Karolinska institutet, som disputerat på ett arbete om RNA-klyvande ribozymer i djurmodeller.

Fattigmansbehandling?

Han studerade ribozymer som producerades i kroppens egna celler efter tillförsel av en ribozymgen.
? Tyvärr saknas idag bra vektorer för att tillföra ribozymgener till cellerna. Detta har gjort att fältet står och stampar. Men den kliniska potentialen kan vara mycket stor om man hittar billiga, enkla och effektiva vektorer, säger Michael Andäng.
Ändå pågår för närvarande några kliniska prövningar, än så länge på fas 1- och fas 2-nivå, av ribozymterapi mot infektionssjukdomar och cancer. Här används genterapeutiska tillförselmetoder eller direkt injektion av artificiellt tillverkat ribozym.
Syftet med Michael Andängs avhandlingsarbete var att bidra till en ny behandling av hiv/aids, men proteashämmarnas succéartade intåg gjorde att projektet inte längre röner samma uppmärksamhet.
? Om man löser vektorproblemen finns en stor potential för en enklare och billigare hivbehandling, inte minst för fattiga i tredje världen. Teoretiskt skulle det räcka med en enda injektion för att bota sjukdomen, säger Michael Andäng.

Potent interferens

Den hetaste aktuella strategin för hämning av genuttryck med RNA är istället så kallad RNA-interferens (RNAi). Här används till skillnad från i klassisk antisense dubbelsträngat RNA (dsRNA) som motsvarar målgenens sekvens.
När dsRNA introduceras i en cell förloras homologt mål-RNA, något som intuitivt kan tyckas svårt att förstå. Mekanismen bakom effekten är inte klarlagd.
Fördelar med denna metod är att den är specifik och inte minst potent ? bara ett fåtal molekyler per cell tycks behövas för att åstadkomma en effektiv interferens.
? En stor fördel är att man kan använda låga koncentrationer vilket innebär små risker, säger Claes Wahlestedt, professor vid Centrum för genomik och bioinformatik (CGB), Karolinska institutet. Han leder en grupp där ett dussintal forskare arbetar med RNAi.

Nyheter varje vecka

Globalt är grundforskningsaktiviteten kring RNAi närmast enorm, men fältet är experimentellt och ingen läkemedelskandidat har ännu nått klinisk prövning.
? Det händer nya saker inom RNAi varje vecka. In vitro ser det lovande ut men in vivo har framgången hittills varit begränsad. Ett par artiklar har rapporterat lyckade försök in vivo men vi har inte lyckats upprepa dessa, säger Claes Wahlestedt, som också forskar på mer traditionell antisense.
? In vivo fungerar antisense än så länge bättre än RNAi, vi ska definitivt inte ?slänga ut? all antisense bara för att RNAi är så hett just nu, säger Claes Wahlestedt.
? Ribozymstrategin ser också otroligt spännande ut på papperet, men har hittills inte fungerat lika bra som antisense i praktiken.

Direkta antagonister

Den strategi där en klinisk framgång kanske ligger allra närmast till hands är den så kallade aptamer-tekniken. Här fungerar RNA som direkta proteinantagonister på samma sätt som många konventionella läkemedel. Med åtminstone ett preparat i fas III-studier är det den strategi som vid sidan av klassisk antisense har kommit närmast godkännande.
? Aptamerer kan tillverkas så att de potent hämmar aktiviteten hos många kliniskt viktiga proteiner, säger Bruce Sullenger, professor vid Duke University i Durham, North Carolina, USA.
? Huvudfrågan som återstår att besvara är dock huruvida aptamererna har kompetetiva fördelar jämfört med andra typer av proteinantagonister, exempelvis monoklonala antikroppar.