Presentazione di Z nell'mRNA / Introducing Z to mRNA

Presentazione di Z nell'mRNA / Introducing Z to mRNA

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori hanno incorporato nell'mRNA una base che non è naturalmente presente nel corpo umano, producendo un mRNA che presenta una citotossicità ridotta rispetto all'mRNA non modificato.   

Katalin Karikó e Drew Weissman hanno ricevuto il Premio Nobel 2023 per la fisiologia e la medicina per le loro scoperte sulle modifiche delle basi nucleosidiche che hanno fatto sì che i vaccini mRNA contro il COVID-19 potessero diventare una realtà, un'applicazione che ha messo in mostra il potenziale dei vaccini mRNA. Ora, i ricercatori dell’Università dell’Illinois (IL, USA) hanno incorporato nell’mRNA una base che non è naturalmente presente nel corpo umano. Ciò potrebbe aprire le porte a nuove terapie basate sull’mRNA, ad esempio nel trattamento del cancro.  

L'mRNA modificato è stato studiato per decenni e nel 1977 i ricercatori hanno scoperto che il virus S-2L, che infetta i cianobatteri, non ha unità base di adenina nel suo genoma. È invece presente una base diversa chiamata 2-ammino adenina (abbreviata in Z). I ricercatori di questo recente studio sono riusciti a incorporare Z nell'mRNA, producendo Z-mRNA. Lo hanno sintetizzato utilizzando la trascrizione in vitro, sostituendo l'ATP con ZTP (2-ammino-ATP) nella reazione. 

L'mRNA modificato è più stabile e ha caratteristiche immunogeniche favorevoli rispetto all'mRNA non modificato, che contiene basi di adenina, uracile, citosina e guanina (A, U, C e G). A differenza di altre basi modificate, la Z non si trova naturalmente nel corpo umano. I ricercatori hanno scoperto che Z forma tre legami idrogeno con la base U, invece dei due legami idrogeno formati tra A e U, nell'mRNA.  

"La saggezza tradizionale è che le basi modificate dovrebbero idealmente provenire dal corpo umano in modo che qualsiasi mRNA modificato da tale base imiti l'mRNA nel corpo umano ed aggiri la sorveglianza immunitaria", ha spiegato il primo autore Meng Zhang. Tuttavia, quando testato su cellule in coltura, i ricercatori hanno scoperto che lo Z-mRNA possedeva una bassa immunogenicità, una ridotta citotossicità ed una migliore capacità traslazionale rispetto all’mRNA non modificato. Nonostante l’alterazione dell’accoppiamento di basi Watson-Crick, lo Z-mRNA ha proprietà favorevoli e potrebbe essere utilizzato per produrre vaccini alternativi a mRNA con minori effetti collaterali.  

Per valutare l’mRNA modificato in vivo, il gruppo ha prodotto un vaccino COVID-19 con Z-mRNA. Nei topi, il vaccino Z-mRNA ha indotto una risposta immunitaria sostanziale e antigene-specifica. Tuttavia, non era così potente come i vaccini a mRNA modificato di Moderna e Pfizer, utilizzati come confronto in questo studio. I ricercatori ritengono che con ulteriori miglioramenti, la potenza del vaccino Z-mRNA potrebbe essere migliorata. 

Zhang ha concluso: “La più grande implicazione di questo lavoro è che le persone non devono essere limitate da quelle modifiche che sono naturalmente presenti nel nostro corpo, è possibile scegliere modifiche al di fuori del nostro corpo, ma che possono comunque dare il livello biologico desiderato. effetti quali ridotta immunogenicità e maggiore capacità traslazionale”. 

ENGLISH

Researchers have incorporated a base into mRNA that is not naturally present in the human body, producing mRNA that has decreased cytotoxicity compared to unmodified mRNA.   

Katalin Karikó and Drew Weissman were awarded the 2023 Nobel Prize for Physiology or Medicine for their discoveries around nucleoside base modifications that meant the mRNA COVID-19 vaccines could become a reality, an application that showcased the potential of mRNA vaccines. Now, researchers at the University of Illinois (IL, USA) have incorporated a base into mRNA that is not naturally present in the human body. This could open the doors to novel mRNA-based therapeutics, for example in treating cancer.  

Modified mRNA has been studied for decades and in 1977, researchers found that the S-2L virus, which infects cyanobacteria, does not have adenine base units in its genome. Instead, a different base is present called 2-amino adenine (shortened to Z). The researchers of this recent study have succeeded in incorporating Z into mRNA, producing Z-mRNA. They synthesized this using in vitro transcription, replacing ATP with ZTP (2-amino-ATP) in the reaction. 

Modified mRNA is more stable and has favorable immunogenic characteristics compared to unmodified mRNA, which contains adenine, uracil, cytosine and guanine (A, U, C and G) bases. Unlike other modified bases, Z is not naturally found in the human body. The researchers found that Z forms three hydrogen bonds with base U, instead of the two hydrogen bonds formed between A and U, in mRNA.

“Traditional wisdom is that modified bases should ideally come from the human body so that any mRNA modified by such a base would mimic mRNA in the human body and bypass immune surveillance,” explained first author Meng Zhang. However, when tested in cultured cells, the researchers found the Z-mRNA possessed low immunogenicity, reduced cytotoxicity and improved translational capacity compared to unmodified mRNA. Despite altering the Watson–Crick base pairing, Z-mRNA has favorable properties and could be used to produce alternative mRNA vaccines with fewer side effects.  

To assess the modified mRNA in vivo, the team produced a COVID-19 vaccine with Z-mRNA. In mice, the Z-mRNA vaccine induced a substantial and antigen-specific immune response. However, it was not as potent as the modified mRNA vaccines from Moderna and Pfizer, which were used as a comparison in this study. The researchers do believe that with further improvements, the potency of the Z-mRNA vaccine could be improved. 

Zhang concluded, “The biggest implication of this work is that people don’t have to be limited by those modifications that are naturally present in our body, it is possible to choose modifications outside of our body, but that can still give the desired biological effects such as reduced immunogenicity and enhanced translational ability.” 

Da:

https://www.biotechniques.com/biochemistry/introducing-z-to-mrna/