Ny metode vil forbedre «vaksineteknologien» mRNA

Bruk av mRNA har gitt oss nye behandlingsmetoder for kreft, sjeldne sykdommer og ikke minst, en ny generasjon vaksiner. Men molekylet usettes lett for skader, for eksempel under transport. Nå har norske forskere utviklet en smart og rask metode som avslører «helsetilstanden» til mRNA-et.

Kvaliteten på mRNA-et er nemlig avgjørende for effekten av medisinen. Dårlig kvalitet kan også føre til uforutsette følger av vaksinen. Metoden er utviklet av bioteknologimiljøet på SINTEF, og arbeidet ble nylig vitenskapelig publisert: Rapid and scalable detection of synthetic mRNA byproducts using polynucleotide phosphorylase and polythymidine oligonucleotides. 

Nå har vi tatt ut patent og planlegger et oppstartsselskap, forteller forsker Francis Combes, som er en av oppfinnerne bak teknologien.

– Erfaringene så langt har vist at halvparten av vaksinene som ble sendt til verdens fattige land måtte kastes. Årsaken var at mRNA ødelegges så lett.

Men først en liten repetisjon på hvordan denne medisinske teknologien virker:

mRNA er en arbeidskopi av DNA-et vårt, og denne arbeidskopien bærer en genetisk kode. I praksis instruerer molekylet kroppen til å selv lage små og nøye utvalgte deler av for eksempel et virus. Det er slik Covid-vaksinene fungerer. Men mRNA kan også instruere kroppen til å lage proteiner den mangler og som fører til andre sykdommer, som kreft og enkelte genetiske lidelser.

• I denne saken kan du lese mer om det:  Slik virker mRNA-teknologien som førte til nobelprisen i medisin

Nobelprisvinnende teknologi

I fjor fikk ungarske Katalin Karikó og amerikanske Drew Weissman nobelprisen i medisin for sitt årelange forskningsarbeid med mRNA. Det var også takket være denne teknologien at verden fikk på plass vaksiner mot covid på rekordtid.

Men medisiner og vaksiner som inneholder mRNA må oppbevares på helt spesielle måter og under helt spesifikke temperaturer for å ikke bli ødelagt. Et defekt mRNA-molekyl kan avsløres ved at det har gal lengde. I disse tilfellene vil ikke medisinen virke – i verste fall kan ødelagt mRNA føre til betennelsesreaksjoner, fordi kroppen kan komme til å tolke molekylet som et uønsket virus.

– Erfaringene så langt har vist at halvparten av vaksinene som ble sendt til verdens fattige land måtte kastes. Årsaken var at mRNA ødelegges så lett og den trenger helt spesielle forhold, blant annet måtte de holdes kjølige. Dette vanskelig å overholde under transport og distribusjon. Om man er usikker på kvaliteten, må vaksinene kastes, utdyper Combes.

Idedugnad ga resultater

Det finnes, naturlig nok, en metode som kan avsløre om mRNA er rent nok dag også. Problemet er bare at denne testmetoden er dyr, tar lang tid og krever helt spesielt utstyr. Det er rett og slett ikke tilgjengelig i den grad som trengs.

– Enzymer er naturens eget “molekyl-maskineri” – de kan gjøre jobben sin svært raskt og med minimale ressurser.

– Dette fikk oss til å fundere på om det ikke var mulig å gjøre dette både raskt og billig. Og det er det vi nå har klart etter snart tre år med forskning og testing, forteller SINTEF-forskeren.

Combes forklarer:

I praksis er mRNA et biopolymer – et molekyl som er bygget opp som en lang kjede. Denne kjeden må være intakt og ha helt riktig lengde.

Men, når denne kjeden blir ødelagt, for eksempel på grunn av feil temperatur under oppbevaring, oppstår det endringer i endene av den. Det satte SINTEF-forskerne på tanken om å finne et enzym som kunne spise opp den ødelagte delen – og et annet som kunne beskytte den intakte delen.

– Enzymer er naturens eget “molekyl-maskineri” – de kan gjøre jobben sin svært raskt og med minimale ressurser, forteller Combes.

«Belyser» skader med hjelp fra et insekt

MRNA består av fire komponenter som benevnes som A, U C og G. Enzymet som forskerne brukte bryter opp de fire delene. Grunnen til det er at delen som benevnes som A adenosin) avslører om mRNA-molekylet er intakt.

Deretter koblet forskerne dennele A-en til et annet enzym – som er selvlysende. Enzymet er hentet fra et selvlysende insekt, kjent som Fire Fly.

– Koblingen gjør at mRNA-molekylet sender ut et ørlite lyssignal – og dette lyset kan igjen måles. Måleresultatene gir oss klar beskjed om det er en skade eller ikke i mRNA-kjeden: Jo mer lys, jo større skade, sier Combes.

Kjapp og billig

Hele testen tar ikke mer en ti minutter, og utstyret som trengs er ifølge SINTEF-forskeren enkelt, billig og tilgjengelig om kort tid.

– I tillegg er dette en teknologi som er lett å skalere opp, det betyr i praksis at vi kan teste ti eller ti tusen prøver samtidig. Tidsbruken vil være den samme, sier SINTEF-forskeren, og legger til: Fordi denne teknologien gjør det mulig å gjennomføre tusenvis av tester, vil det gi oss data som igjen kan være et bidrag til maskinlæring.

Metoden som SINTEF-forskerne har utviklet kan også bidra til å optimalisere andre faktorer som knyttet til mRNA-teknologien. Ifølge forskeren kan metoden være nyttig for å forbedre selve produksjonsprosessen av mRNA-et, til å overvåke lagringsforholdene og til å forbedre designet av den aktive sekvensen i denne typen medisiner.

Vil ut i markedet

Nå er forskerteamet bak den nye testmetoden i dialog med SINTEFs startup-miljø, TTO. Målet er å kommersialisere teknologien og tilby den som enten en engangstest, eller et eget apparat.

Forskningen er nylig publisert iPubMed:_ Rapid and scalable detection of synthetic mRNA byproducts using polynucleotide phosphorylase and polythymidine oligonucleotides – PubMed (nih.gov)

Bildetekst mRNA-molekyler vi bruker til medisinsk behandling må være uten skader. Nå kan en ny metode avsløre om slike medisiner har god nok kvalitet – enkelt og billig.