När forskare får insikter om vilka gener som driver sjukdomar, de förföljer nästa logiska fråga:Kan genredigeringsteknik utvecklas för att behandla eller till och med bota dessa sjukdomar? Mycket av den insatsen har fokuserat på att utveckla teknik som CRISPR-Cas9, ett proteinbaserat system.

På The Scripps Research Institute campus i Florida, kemisten Matthew D. Disney, Ph.D., har tagit ett annat tillvägagångssätt, utveckla ett småmolekylbaserat verktyg som verkar på RNA för att selektivt radera vissa genprodukter.

Disneys raderingsverktyg öppnar möjligheten att skapa läkemedel som bekvämt kan tas som piller för att korrigera genetiska sjukdomar - genom att förstöra giftiga genprodukter, och genom att kemiskt kontrollera kroppens försvarsmekanismer. Pappret, "Liten molekyl riktade rekrytering av ett nukleas till RNA, "publicerades online av Journal of the American Chemical Society .

"Dessa studier, som mycket vetenskap, var ungefär ett decennium på gång. Vi är mycket glada över att se hur den här första applikationen utvecklas, "Disney säger." Denna forskning visar vidare att RNA verkligen är ett livskraftigt mål för att tillverka läkemedel. "

RNA representerar en mångfaldig grupp av molekyler i celler som fungerar som cellernas arbetare, läsning, reglera och uttrycka DNA:s genetiska instruktioner. Inom våra celler, RNA rör sig ständigt. De samlas, de utför sina uppgifter, och sedan bryts de upp för återvinning av RNA-nedbrytande enzymer, som är en kemisk sax som skär isär andra molekyler.

Medan cirka 2 procent av vårt genom kodar proteiner, 70 till 80 procent av genomet transkriberas till RNA, potentiellt erbjuder betydligt fler drogerbara mål, Säger Disney. Tills nyligen, dock, de flesta forskare ansåg att RNA inte kan användas, på grund av deras lilla storlek och relativa brist på stabilitet.

Disneys innovation teter en läkemedelsliknande molekyl-en konstruerad för att binda exakt och selektivt till ett specifikt RNA-till ett vanligt RNA-nedbrytande enzym. Småmolekyl/enzymkomplexet är utformat för att fastna på den oönskade genprodukten och förstöra den. Disney kallade tekniken RIBOTAC, kort för "ribonukleas-inriktade chimärer."

För att testa RIBOTAC -tekniken, Disney valde för sitt RNA-nedbrytande enzym RNase L, som är en kritisk del av det humana antivirala immunsvaret. Finns i små mängder i varje cell, produktion av RNase L ökar vanligtvis på virusinfektion för att förstöra virus -RNA och övervinna sjukdomen.

För den andra delen av RIBOTAC -komplexet, dess läkemedelsliknande molekyl, Disney valde Targaprimir-96, en molekyl som konstruerades av hans laboratorium 2016 för att binda med en mikroRNA -onkogen som är känd för att öka cancercellsproliferationen, särskilt vid svårbehandlad trippelnegativ bröstcancer, miRNA-96.

Att förstöra onkogenen ledde till en återuppvakning av cancercellens medfödda självförstörande program, via en ökning av FOXO1 -genen, som i slutändan ledde till att de maligna cellerna dog, säger Matthew G. Costales, första författare till tidningen och en doktorand i Disney -labbet.

"Förankra vårt tidigare arbete med Targaprimir-96 till riktad rekrytering av RNase L, vi kunde programmera RIBOTACs tillvägagångssätt för att endast bryta ner celler som starkt uttrycker miRNA-96-onkogenen, vilket tillåter FOXO1 att signalera den selektiva förstörelsen av trippel negativa bröstcancerceller, säger Costales.

Att väcka kroppens förmåga att döda sin egen cancer genom att utnyttja cellernas RNA -nedbrytningssystem erbjuder ett nytt sätt att attackera cancer, Säger Disney. RIBOTAC-tekniken har också potentiellt breda tillämpningar för cancer och andra gendrivna sjukdomar, han säger.

"Jag tror att detta bara är toppen av isberget för hur detta tillvägagångssätt i slutändan kommer att tillämpas, säger Disney.

Disneys laboratorium har ägnat många år åt att utveckla en beräkningsmetod som heter Inforna för att matcha RNA med tillräcklig stabilitet och struktur till små, läkemedelsliknande molekyler som kan binda till dem. Hans teknik ledde till utvecklingen av Targaprimir-96 och flera andra sjukdomsmodifierande föreningar, varav några går nu mot klinisk utveckling.

"Eftersom det nu är känt att RNA är en viktig drivkraft i nästan varje sjukdom, optimering av detta tillvägagångssätt som vänder en cells naturliga försvar mot att förstöra sjukdomsframkallande RNA är sannolikt i stort sett tillämpligt. Vi kommer att vara laserfokuserade på sjukdomar för vilka det inte finns något känt botemedel och har en dålig prognos, såsom svårbehandlade cancerformer och obotliga mänskliga genetiska sjukdomar, "Säger Disney." Jag är upphetsad över att se vart vi och andra i slutändan tar detta. "