Kas ir siRNS jeb mazā traucējošā RNS?

Tipiska siRNS ir īsa, aptuveni divdesmit viena līdz divdesmit trīs nukleotīdus gara divpavedienu molekula, kurai abos galos ir pa dažiem nesapārotiem nukleotīdiem. Tieši šī forma ļauj šūnas fermentiem to atpazīt kā apstrādei gatavu.

Dabiskajā ceļā šādas molekulas rodas, kad ferments, ko sauc par Daiseru, sagriež garu divpavedienu RNS vienāda garuma gabaliņos. Laboratorijā un zāļu ražošanā tās sintezē ķīmiski, turklāt ar mākslīgi pārveidotiem nukleotīdiem, kas molekulu padara izturīgāku pret organisma fermentiem.

• Divi pavedieni: vadošais, kas paliek darbā, un pavadošais, kas tiek atmests.
• Īsas pārkares molekulas galos, kas kalpo par atpazīšanas zīmi.
• Zāļu molekulās papildus ķīmiski pārveidoti cukuri un saites, kas pagarina noturību.
• Bieži pievienota nesējmolekula, kas nodrošina nokļūšanu vajadzīgajā audā.
• Mērķa secība, kas izvēlēta tā, lai tā būtu unikāla un neatbilstu citiem gēniem.

Process šūnā norit noteiktā secībā, un katrs solis ir svarīgs. Ja kāds no tiem netiek izpildīts, molekula paliek neaktīva.

Būtiskākais ir tas, ka viens ar siRNS piepildīts komplekss nesabrūk pēc viena griezuma. Tas var atkārtoti atrast un sagriezt jaunas mērķa molekulas, tāpēc efekts saglabājas ilgi pēc tam, kad pati zāļu deva jau ir izvadīta.

1. Divpavedienu molekula nokļūst šūnas citoplazmā, izkļūstot no uzņemšanas pūslīša.
2. To savervē olbaltumvielu komplekss, kura galvenā sastāvdaļa ir griezējferments no Argonauta saimes.
3. Pavadošais pavediens tiek atdalīts un noārdīts, bet vadošais paliek kompleksā kā meklēšanas paraugs.
4. Komplekss pārmeklē citoplazmā esošās informatīvās RNS un piesaistās tai, kuras secība atbilst.
5. Ja atbilstība ir gandrīz pilnīga, ferments informatīvo RNS pārgriež noteiktā vietā.
6. Sagrieztos gabalus šūnas parastie fermenti ātri noārda, un olbaltumviela netiek saražota.
7. Komplekss atbrīvojas un meklē nākamo mērķa molekulu.

Praksē visbiežāk jaukti tiek trīs jēdzieni: siRNS, mikroRNS un antisensa oligonukleotīds. Visi trīs ietekmē informatīvo RNS, bet dara to atšķirīgi, un no tā izriet atšķirīgas īpašības un blakusparādību riski.

Zāļu izstrādē siRNS ir īpaša tāpēc, ka to var vērst pret olbaltumvielām, kuras ar parastajām zālēm sasniegt ir grūti. Klasiskās zāles pārsvarā piesaistās olbaltumvielas aktīvajai vietai, tāpēc der tikai tad, ja šāda ērta vieta ir. siRNS gadījumā pietiek zināt gēna secību.

Lielākā daļa līdz šim apstiprināto šādu zāļu ir vērstas uz aknās ražotām olbaltumvielām. Iemesls ir pavisam praktisks: aknu šūnas ir visvieglāk sasniedzamais mērķis, jo tām ir receptors, kas uzņem noteiktu cukura molekulu, un zāļu molekulai to var vienkārši piekabināt.

Šīs grupas zāles lieto, piemēram, iedzimtas amiloidozes gadījumā, kad aknas ražo bojātu transporta olbaltumvielu, akūtas aknu porfīrijas gadījumā, dažās retās nieru slimībās un holesterīna līmeņa pazemināšanai, apturot olbaltumvielas ražošanu, kas regulē holesterīna uzņemšanu no asinīm. Ārstēšanu nozīmē un vada attiecīgais speciālists, atkarībā no slimības tas ir neirologs, hematologs, nefrologs vai kardiologs.

Pati ideja izklausās vienkārša, bet ceļš no mēģenes līdz pacientam ir garš, un galvenais šķērslis nav specifiskums, bet piegāde.

RNS molekula asinīs ir nestabila un neiziet cauri šūnas membrānai, jo tā ir liela un stipri negatīvi lādēta. Tāpēc zāļu formā to vai nu iesaiņo tauku daļiņās, vai piesaista molekulai, kuru mērķa šūna uzņem pati.

Otrs izaicinājums ir blakusefekti. Ja siRNS daļēji atbilst arī citiem gēniem, tā var nejauši apslāpēt tos, un šo risku samazina, rūpīgi izvēloties secību un ķīmiski pārveidojot molekulu. Turklāt divpavedienu RNS organismā var izraisīt iedzimtās imunitātes atbildi, jo tieši uz šādām molekulām šūna reaģē kā uz vīrusa pazīmi.

• Piegāde ārpus aknām joprojām ir galvenais ierobežojums.
• Nejauša citu gēnu apslāpēšana, ja secība nav pietiekami unikāla.
• Iedzimtās imunitātes atbilde uz divpavedienu RNS.
• Efekta ilgums, kas var prasīt atkārtotas devas, bet dažām zālēm ļauj retus ievadīšanas intervālus.
• Augstas izstrādes un ražošanas izmaksas retām slimībām.

Laboratorijā siRNS ir standarta paņēmiens, ar ko noskaidro gēna lomu. Šūnu kultūrā ievada pret konkrētu gēnu vērstu molekulu, pēc tam mēra, cik daudz attiecīgās informatīvās RNS un olbaltumvielas palicis, un vēro, kas šūnā mainās.

Šāds eksperiments prasa kontroles. Nepieciešams paraugs ar molekulu, kurai nav mērķa organismā, un vēlams vairākas dažādas siRNS pret vienu gēnu, lai pārliecinātos, ka novērotais rezultāts nāk no gēna apslāpēšanas, nevis no nejaušas blakus iedarbības. Bez šīm kontrolēm secinājumi nav ticami.

Vēl plašāka pieeja ir tā saucamā plašā skrīninga izmantošana, kurā vienā eksperimentā pārbauda ļoti daudzus gēnus, katram no tiem atsevišķā iedobītē ievadot savu molekulu. Šādi meklē gēnus, no kuriem atkarīga audzēja šūnu izdzīvošana vai vīrusa vairošanās, un iegūtie kandidāti pēc tam tiek pārbaudīti atsevišķi. Tieši no šādiem darbiem nākuši vairāki mūsdienās pētīti zāļu mērķi.

Svarīgi paturēt prātā metodes robežas. Gēna apslāpēšana reti ir pilnīga, tāpēc rezultāts rāda, kas notiek, ja olbaltumvielas ir mazāk, nevis ja tās nav vispār. Šī iemesla dēļ pilnīgas gēna izslēgšanas jautājumos mūsdienās biežāk izvēlas gēnu rediģēšanu, bet siRNS paliek ērta tur, kur vajadzīgs ātrs un atgriezenisks rezultāts.

Visbiežāk to jauc ar informatīvās RNS vakcīnām. Tās darbojas tieši pretēji: vakcīna ievada norādījumu, lai šūna kādu olbaltumvielu saražotu, turpretī siRNS aptur ražošanu. Abas ir RNS molekulas, un abas ievada tauku daļiņās, bet mērķis ir pretējs.

Otrs pārpratums ir jaukšana ar gēnu rediģēšanu. Rediģēšana maina pašu DNS, un rezultāts ir paliekošs. siRNS DNS neskar, tāpēc tās iedarbība ir pārejoša, un pēc zāļu pārtraukšanas olbaltumvielas ražošana atjaunojas.

Trešais pārpratums saistīts ar nosaukumu. Latviešu valodā sastopami vairāki tulkojumi, tostarp mazā traucējošā RNS un mazā interferējošā RNS, bet runa ir par vienu un to pašu molekulu. Angliskais saīsinājums siRNS ir kļuvis par praktisko standartu.

No pirmā acu uzmetiena varētu likties, ka siRNS zāles būs vienlīdz labi lietojamas visām slimībām, jo mērķa secību var izvēlēties brīvi. Praksē pieejamo zāļu saraksts ir izteikti novirzīts uz aknu slimībām, un iemesls ir tīri fizisks: aknu šūnām ir receptors, kas ļauj molekulu ievadīt bez sarežģītas iesaiņošanas. Tāpēc šīs jomas attīstību nosaka nevis gēnu izvēle, bet transporta risinājumi uz smadzenēm, muskuļiem, plaušām un audzējiem.

Otra netriviāla īpašība ir iedarbības ilgums. Tā kā viens komplekss var sagriezt daudzas mērķa molekulas un tas šūnā saglabājas ilgi, dažas šīs grupas zāles ievada retos intervālos, pat pāris reizes gadā. Tas ir neierasti salīdzinājumā ar parastajām zālēm un būtiski maina ārstēšanas ikdienu, jo mazina aizmirstu devu problēmu.