(mRNA-Immagine Credit Public Domain).
Oltre la pandemia: l’mRNA sintetico usato nei vaccini di Pfizer e Moderna potrebbe rivoluzionare la cura di altre malattie, dal cancro alla malaria.
L’arrivo della COVID-19 ha portato le tecnologie basate sull’mRNA sotto i riflettori due anni fa, ma l’interesse di Bowen Li per la tecnologia è nato prima della pandemia e si estende ben oltre i vaccini.
Esperto emergente in terapia basata sull’mRNA, editing genetico e immunoterapia, Li è recentemente entrato a far parte della Facoltà di Farmacia Leslie Dan dell’Università di Toronto, dove lavora all’intersezione tra le scienze dei biomateriali, la somministrazione di farmaci e l’immunoingegneria.
Sta lanciando un programma di ricerca all’avanguardia nel suo laboratorio dedicato alla costruzione di sistemi di rilascio non virale per acidi nucleici tra cui mRNA, siRNA e CRSIPR-Cas9. L’area della biomedicina in rapida evoluzione e altamente interdisciplinare si concentra sullo sfruttamento del potenziale dell’mRNA per codificare proteine terapeutiche per prevenire o curare più malattie, incluso il cancro.
mRNA, o RNA messaggero, è il materiale genetico che contiene le istruzioni per la sintesi di nuove proteine. Trasporta informazioni genetiche codificate dal DNA del nucleo della cellula fino al citoplasma cellulare, dove queste istruzioni sono utilizzate per mettere insieme i costituenti le proteine, ossia gli amminoacidi. Il potenziale dei vaccini e dei medicinali a base di mRNA sintetico, prodotto cioè in laboratorio, è legato a un concetto: la medicina è nel messaggio. L’mRNA ordina alle cellule quali proteine produrre: la terapia è – appunto – tutta in quella lista di istruzioni.
“Abbiamo visto come la terapia dell’mRNA e la tecnologia di somministrazione hanno consentito il rapido sviluppo dei vaccini anti SARS-CoV-2”, afferma Li, un assistente Professore nel dipartimento di scienze farmaceutiche. “Ma promette anche di far avanzare lo sviluppo di trattamenti per una varietà di altre malattie tra cui cancro, malattie autoimmuni e malattie genetiche, consentendo ai pazienti di produrre le proprie proteine terapeutiche”.
Prima di entrare a far parte della U of T, Li è stata associata post-dottorato presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT) lavorando con i Professori Robert S. Langer e Daniel G. Anderson. Chiamato “The Edison of Medicine” dalla Harvard Business Review, Langer è un rinomato esperto di ingegneria dei tessuti e medicina rigenerativa che, insieme alla U di T alumnus Derrick Rossi, ha co-fondato Moderna, Inc., la società di biotecnologie con sede negli Stati Uniti che ha sviluppato uno dei vaccini mRNA più importanti per COVID-19.
Li ha affermato che le iniziative multidisciplinari e le opportunità di collaborazione facevano parte di ciò che lo ha portato alla U of T, così come al collegamento con i principali Ospedali accademici e ambienti clinici.
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“Lavorare con i medici della University Health Network e di altri Ospedali accademici ci aiuterà a identificare domande cliniche di impatto e stimolanti”, afferma Li. “Non vedo l’ora di collaborare con scienziati clinici per testare nuove terapie mRNA nei loro modelli di malattia per aiutare a spiegare la traduzione delle nostre tecnologie dal laboratorio”.
La ricerca di Li contribuirà anche all’iniziativa di ricerca sulla medicina di precisione PRiME della UT, in parte perché l’mRNA può essere ingegnerizzato per codificare praticamente qualsiasi proteina terapeutica e può quindi essere adattato alle esigenze individuali del paziente. “L’uso della terapia con mRNA conferisce un’enorme flessibilità e un’utilità terapeutica più ampia rispetto a quasi tutte le altre classi di farmaci conosciuti, fornendo l’opportunità senza precedenti di rendere la medicina personalizzata una realtà più ampia nella clinica”, afferma Li.
“Siamo molto entusiasti di avere il Dottor Li nella nostra facoltà di ricerca”, afferma Micheline Piquette-Miller, decano associato della ricerca presso la Facoltà di farmacia di Leslie Dan. “Le terapie basate sull’mRNA sono diventate una tecnologia leader nell’area dei vaccini e della medicina personalizzata. C’è una grande sinergia tra il lavoro del Dr. Li e le nostre attuali iniziative di ricerca, che servono a far progredire la scoperta, lo sviluppo e l’uso di nuove terapie e diagnostiche. Il team di ricercatori multidisciplinari della nostra facoltà accoglie con favore l’opportunità di lavorare insieme e collaborare per tradurre le nuove scoperte nella clinica”.
Promessa futura dell’mRNA per il trattamento delle malattie
L’interesse di Li per la tecnologia dell’mRNA è iniziato dopo aver completato il suo dottorato di ricerca in Bioingegneria presso l’Università di Washington nel 2019, dove ha appreso del notevole potenziale terapeutico dell’approccio. “La parte davvero eccitante è che consente ai pazienti di produrre le proprie proteine terapeutiche piuttosto che queste proteine vengono prodotte in un ambiente di laboratorio“, afferma Li, spiegando che lo sviluppo di proteine in laboratorio è più costoso e richiede tempo. Tuttavia, sebbene alcuni vantaggi siano evidenti, la fornitura efficace di terapie mRNA ai pazienti deve ancora affrontare alcune difficoltà perché possono essere instabili e vulnerabili alla rottura prima di ottenere gli effetti desiderati. “C’è bisogno di sistemi di consegna più appropriati come le nanoparticelle lipidiche (LNP) che possono prevenire la degradazione enzimatica dell’mRNA e aiutarlo a raggiungere le cellule umane mirate in modo più efficace”, afferma Li.
Li sta lavorando per sviluppare sistemi di consegna avanzati che migliorino la sicurezza e l’efficacia delle terapie con mRNA. Nella sua ricerca passata, Li ha creato una piattaforma ad alto rendimento in grado di sintetizzare materiali simili a lipidi e selezionare quello più efficace per la consegna di mRNA molto più rapidamente di quanto sia attualmente disponibile. Sulla base di questa piattaforma rivoluzionaria, ha sviluppato diversi tipi di nanoparticelle lipidiche di mRNA per una vasta gamma di applicazioni per la salute umana.
“Abbiamo condotto dimostrazioni proof of concept di LNP immunostimolatori che aumentano l’efficacia dei vaccini mRNA in modo che solo un decimo delle dosi attualmente somministrate in clinica sarebbe necessario per suscitare l’immunità protettiva contro SARS-CoV-2“, dice Li. “Se riusciamo a ridurre il dosaggio richiesto pur fornendo un’immunità protettiva, ciò aumenterà l’efficacia riducendo al contempo gli effetti collaterali che le persone sperimentano”.
Alla UT, Li sta portando avanti le tecnologie di consegna per sfruttare ulteriormente il potenziale dell’mRNA per la creazione di nuovi farmaci. La maggior parte delle applicazioni biomediche come l’immunoterapia, l’editing genetico e la riprogrammazione cellulare richiedono l’espressione proteica solo per periodi di tempo limitati. Ciò significa che la terapia dell’mRNA mantiene una promessa significativa a causa della sua caratteristica di espressione transitoria e non integrativa.
“L’uso dell’mRNA per codificare CRISPR-Cas9 ridurrà il rischio “di fuori bersaglio” perché l’mRNA iniettato scomparirà in pochi giorni. I vettori di rilascio non virali che stiamo studiando tendono anche ad avere una migliore biosicurezza rispetto ad altri vettori virali“, afferma Li.
Fonte: Università di Toronto