Singapur Ulusal Üniversitesi (NUS) araştırmacıları, hücrelerin içindeki güvenli ve geçici olarak “kapatmak” ve daha sonra “ribonükleik asit (RNA)” için bir yöntem tasarladılar. Bu, RNA’ya bağlanan ve hücre içindeki koşullar bu grupları doğal olarak çıkarana kadar normal RNA fonksiyonunu geri kazandırana kadar yapısal olarak optimize edilmiş disülfid içeren kimyasal gruplar kullanılarak elde edilir. Bu strateji potansiyel olarak daha hassas RNA tabanlı terapötikler ve gen düzenlemede yeni yollar açabilir.
Bulgular dergide yayınlandı Angewandte Chemie International Edition.
RNA yeni nesil bir terapötik platform olarak ön plana çıktı. Bununla birlikte, RNA’yı vücuttaki doğru yere güvenli bir şekilde teslim etmek ve sadece gerektiğinde ve nerede gerektiğinde etkinleştirmek hala zordur. Lipid nanopartikülleri gibi mevcut RNA dağıtım yöntemleri, olası yan etkiler, sınırlı verimlilik ve hassas kontrol eksikliği dahil olmak üzere yüz sınırlamaları.
Bu sorunları ele almak için, NUS’taki Kimya Bölümü’nden yardımcı doçent Zhu Ru-yi liderliğindeki bir araştırma ekibi, 2′-OH bölgelerini dikkatle ayarlanmış disülfür içeren asil gruplarıyla değiştirerek RNA’yı geçici olarak “kafesler” olan tamamen kimyasal, sentetik bir yaklaşım geliştirdi.
Bu modifikasyonlar, ortak bir indirgeyici ajan olan hücre içi glutatyon (GSH) olana kadar RNA’nın doğal biyolojik aktivitesini gerçekleştirmesini geçici olarak engelleyebilir, asil gruplarını kaldıran bir redoks reaksiyonunu tetikleyerek “anahtar” olarak hareket eder.
Araştırmacılar, bu asil gruplarının kimyasal yapısını ve özelliklerini ayarlayarak, kısa sentetik ipliklerden uzun haberci RNA’lara (mRNA) kadar çeşitli RNA tipleri için hızlı, verimli ve kontrol edilebilir RNA aktivasyonu elde edebilirler.
Yardımcı Doçent Zhu, “Yaklaşımımız, enzimlere veya ışığa dayanmadan RNA aktivitesini mekansal ve zamansal kontrol ile modüle etmek için evrensel bir yöntem sağlar. Bu, hem test tüpünde hem de canlı hücre ortamlarında çalıştığı gösterilen bu tür duyarlı mRNA aktivasyonunun ilk örneğidir.”
Bir dizi sistematik optimizasyon sayesinde ekip, sentetik olarak RNA’yı asilate etmek için üç farklı kimyasal yöntem oluşturdu. Bu yöntemler, RNA fonksiyonunun geri dönüşümlü bloke edilmesini sağlar ve RNA’yı doğal veya harici olarak sağlanan GSH tarafından serbest bırakmak için tetiklenebilir.
Modifiye edilmiş RNA, in vitro ve canlı hücrelerde mükemmel stabilite, seçici aktivasyon ve başarılı fonksiyonel iyileşme gösterdi. Özellikle, CRISPR-Cas9 gen düzenleme ve mRNA çevirisine uygulandığında, redoks duyarlı RNA’lar, sistemin çok yönlülüğünü vurgulayarak GSH tedavisi üzerine aktivitelerini tam olarak geri kazanabildi.
Daha da önemlisi, bu strateji hacimli dağıtım sistemlerine veya potansiyel olarak zararlı dış tetikleyicilere dayanmaz, bu da onu sentetik biyoloji, RNA terapötikleri ve hücre içi dağıtımda gelecekteki uygulamalara çekici getirir.
Yardımcı Doçent Zhu, “Redoks duyarlı asilasyon sistemimizin sadeliği ve geniş uyumluluğu, onu RNA ile çalışan çok çeşitli araştırmacılar için erişilebilir hale getiriyor.”
İleriye baktığımızda, ekip canlı sistemlerde RNA aktivitesi üzerindeki kontrolü daha da geliştirmek için yeni kimyasal araçlar ve duyarlı RNA modifikasyonları tasarlıyor. Amaçları, gelecekteki tıbbi ve araştırma uygulamaları için daha kesin, programlanabilir RNA tabanlı tedaviler sağlamaktır.
