Транскрипция РНК и реагенты для синтеза мРНК

Нобелевские премии по биологии за 2023 и 2024 годы были вручены за изучения РНК, изучение метаболитической регуляции клетки по средствам РНК и особенно применение РНК для производства лекарственных препаратов. Что в итоге вылилось в производство вакцин на основе РНК. Модификаций РНК множество и не все они изучены. Основная заслуга, за которую и дали нобелевскую премию, заключается в том, что ученые создали экспериментально, такие молекулы мРНК, на которых, при введении в организм отсутствует цитокиновый (иммунный) ответ. Что, в свою очередь, решает вопрос доставки лекарственных средств или вакцин в клетку.

Рибонуклеиновая кислота (РНК) — это биомолекула, которая играет ключевую роль в биологических процессах, включая синтез белка и регуляцию генов.

Существует несколько типов РНК, каждая из которых выполняет уникальные функции в клетке: Информационная РНК (мРНК, или матричная РНК), рибосомальная РНК (рРНК), транспортная РНК (тРНК), малые ядерные РНК (мяРНК), малые интерферирующие РНК (миРНК и сиРНК)

Одна из самых значимых ролей РНК в современной науке связана с производством вакцин на основе мРНК. Такие вакцины представляют собой новейшие разработки, которые применялись в борьбе с пандемией COVID-19. Принцип действия вакцин мРНК заключается в том, что они содержат молекулы мРНК, которые кодируют определённый белок вируса (например, шиповидный белок коронавируса). После введения вакцины в клетки организма попадает мРНК, которая заставляет их синтезировать вирусный белок. Это не вызывает заболевания, но стимулирует иммунную систему распознать и уничтожить вирус, если он попадёт в организм.

Очень важно заставить РНК введенную в клетку нарабатывать именно те продукты, которые задумывалось. Часто при введении в клетку РНК, помимо необходимых белков, так же нарабатывалось большое множество других белков.  

Для того чтоб получить необходимую мРНК нужно использовать РНК-полимеразу. РНК-полимеразу получают в основном из бактериофагов. Это процесс называется РНК-трансфекцией.   В коммерческих лаборатория используют T7 РНК-полимеразу. Она способна синтезировать РНК длиной 10 000 п.н.  T7 промоутер вводится праймером при ПЦР.

Для того чтоб не допускать иммунный ответ клетки на введенную РНК используют кэпирование. Самым распространенным кэпом является CleanCap (динуклеотид с метильной группой).

Важно избежать активации врожденного иммунитета при введении РНК в клетку, для этих целей используют специальные модифицированные нуклеотиды, которые доступны в коммерческих наборах.