Ribozymer - mot virussykdommer og kreft

Redaksjonelt
    ()

    sporsmal_grey_rgb
    Artikkel

    De siste 10-20 årene har man i økende grad vært opptatt av arvematerialets oppbygning og de muligheter dette gir forbiomedisinsk forskning og terapi. Arvematerialet er bygd opp som en ca. 1 meter lang dobbelttrådet DNA-spiral der fireforskjellige baser parer seg to og to etter et fastlagt mønster. Sammen med oppdagelsen av enzymer som kan "klippe oglime" DNA og RNA, er dette selve grunnlaget for moderne genterapi.Det pågående humane genomprosjekt (HUGO), der allegenene i det humane genom (ca. 70000) skal kartlegges, vil gi et strukturelt grunnlag for målrettet terapi mot defekteeller fremmede gener (såkalte tripleks- og antisensestrategier) og/eller mRNA-kopier av disse (1). Spesielt harblokkering av genekspresjon på mRNA-nivå ved hjelp av ribozymer fremstått som et interessant prinsipp, siden man veddenne metoden unngår direkte kontakt med genomet. Man arbeider med andre ord med kopien (mRNA) og lar originalen (selvegenet) være i fred (1).

    Ribozymer kan brukes til mer enn å klippe RNA

    Ribozymer er korte RNA-molekyler som på enzymliknende vis katalyserer reaksjoner med andre RNA-molekyler.I tilleggtil å binde og blokkere RNA-translasjon (som ved såkalt antisensestrategi, 2, 3), vil ribozymer også klippe iRNA-molekyler. Klippingen foretas av en kjernestruktur som i nærvær av en bivalent kation (vanligvis Mg21) harkatalytiske egenskaper, forutsatt at molekylets tredimensjonale struktur er bevart. Ved å utstyre disse RNA-klippernemed armer som kan binde et ønsket mål-RNA, f.eks. fra et mutert gen eller et virus, kan ribozymene bli et svært presistvåpen mot uønsket genekspresjon.

    Man kan konstruere ribozymer mot nesten ethvert tenkelig RNA-molekyl. Det er også funnet og utviklet ribozymer som itillegg til å spalte også kan lime sammen RNA (4), spalte DNA og trolig også noen proteiner (5). Dette peker i retningav et utvidet anvendelsesområde for ribozymer både i forskning og terapi.

    Ribozymer virker in vivo

    Det er ønskelig å øke ribozymets stabilitet i vevet, dets evne til å penetrere cellemembraner og dets affinitet forRNA fremfor DNA og for proteiner. Dette kan oppnås ved kjemiske modifikasjoner av molekylet (1). Med unntak av noennukleotider i det katalytiske motivet av molekylet har man faktisk klart å fremstille hele ribozymet ved hjelp avsyntetiske, kjemisk modifiserte baser. En norsk gruppe har nylig vist at et slikt syntetisk ribozym kan virke effektivtin vivo (6).

    Ribozymer er et nyttig supplement til transgene dyremodeller

    Ribozymer som primært rettes mot genkopien (mRNA) , og derfor ikke berører selve genomet (DNA), er et svært nyttigsupplement til transgene dyremodeller. Ved ribozymmetodikken kan i prinsippet genkopien slås ut (eller påvirkes påannen måte) når og hvor man måtte ønske det, og over et begrenset tidsrom slik at genet på et senere tidspunkt kangjenoppta sin normale funksjon. Disse forhold/muligheter representerer derfor en helt ny dimensjon i biologiske studierog er spesielt velegnet i studier av trinnvise prosesser som organ- og kreftutvikling (7).

    Ikke-modifiserte ribozymer kan bruke kroppens egne celler som produksjonsenhet

    Ikke-modifiserte ribozymer kan introduseres til celler via genbærere (vektorer) som f.eks. virus. Slike vektorer kanvære cellespesifikke slik at effekten kan siktes inn mot cellekloner eller spesielle vev. Virus-DNA i infiserte cellervil på denne måten kunne fungere som "ribozymfabrikker". Ulempen er at virusarvestoffet forblir i cellen med deuheldige følger dette kan få for cellens funksjon og organismen som helhet.

    Modifiserte ribozymer har flere fortrinn, selv om de må tilføres utenfra

    Kjemisk modifiserte ribozymer har trolig et større potensial som terapeutikum enn de tradisjonelle RNA-ribozymer ogantisensemolekyler fordi de er mer stabile og spesifikke, og ikke fordrer tilførsel av nytt arvestoff til cellene.Slike modifiserte ribozymer må imidlertid tilføres utenfra da de ikke kan syntetiseres i kroppens egne celler. Avhengigav behov og formål kan ribozymene tilføres ved lokale injeksjoner (ved f.eks. lokalisert kreft), påsmøres lokalt (vedf.eks. lokalisert hudkreft), eller gis systemisk som infusjoner eller tabletter (ved f.eks. disseminert kreftsykdomeller virusinfeksjoner). Det arbeides intenst med å utvikle leveringssystemer som kan sikre kontinuerlig tilførsel avribozymer i vevet. Man har blant annet forsøkt å pakke ribozymer inn i liposomer eller agarosekuler (1).

    Ribozymene - gammelt og velprøvd prinsipp med ny anvendelse

    For ca. 3,5-4 milliarder år siden fungerte ribozymer både som lagringsenhet for genetisk informasjon og katalysatorfor enklere kjemiske reaksjoner. Dagens terapeutiske potensial ligger nettopp i denne dobbeltfunksjonen, og man harallerede lykkes i å gjøre celler virusresistente ved hjelp av ribozymer, et prinsipp som er blitt kalt "intracellulærimmunisering" (8). De første humane ribozymstudier rettet mot HIV-viruset er allerede initiert (9) og metodenspotensial er stort også i kreftbehandling.

    Erfaringsmessig vil det dukke opp mange "skjær i sjøen", spesielt når helt nye behandlingsmetoder tas i bruk, menribozymet er et så gammelt og velprøvd prinsipp at det må være lov å være betinget optimist. I tillegg har ribozymeneallerede vist seg som et meget nyttig forskningsredskap som vil kunne få anvendelse på nær sagt alle områder avbiomedisinsk forskning. Det er derfor med stor spenning vi følger den videre utvikling på dette fagområdet.

    Per Stanley Thrane
    Ståle Petter Lyngstadaas

    PDF
    Skriv ut

    Anbefalte artikler

    Laget av Ramsalt med Ramsalt Media