Ny norsk teknologi kan avsløre kvaliteten på mRNA

Denne artikkelen er produsert og finansiert av Sintef - les mer.

Her vaksineres en ung jente i Mali. (Foto: NTB)

Budbringermolekylet har på rekordtid blitt et våpen mot svært mange sykdommer. Høy kvalitet i dette leddet er helt avgjørende for blant annet vaksiner.

Bruk av mRNA har gitt oss nye behandlingsmetoder for kreft, sjeldne sykdommer og ikke minst, en ny generasjon vaksiner. 

Men molekylet utsettes 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.

Forsker Francis Combes er en av oppfinnerne bak teknologien. Han forteller at de nå har tatt ut patent og planlegger et oppstartsselskap.

En arbeidskopi av DNA-et vårt

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.

Nobelprisvinnende teknologi

I fjor fikk ungarske Katalin Karikó og amerikanske Drew Weissman nobelprisen i medisin for sitt årelange forskningsarbeid med mRNA. Les mer om dette i artikkelen Hva er det egentlig nobelpris-vinnerne har utviklet?

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. Den trenger helt spesielle forhold, blant annet må de holdes kjølige, sier Combes.

Han forteller at dette er vanskelig å overholde under transport og distribusjon. Og om man er usikker på kvaliteten, må vaksinene kastes.

Idedugnad ga resultater

Det finnes en metode som kan avsløre om mRNA er rent nok i dag også. Problemet er bare at denne testmetoden er dyr, tar lang tid og krever helt spesielt utstyr. 

Den er rett og slett ikke tilgjengelig i den grad som trengs.

– 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 forskeren.

Combes forklarer:

I praksis er mRNA et såkalt biopolymer. Det er 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, oppstår det endringer i endene av den. Det kan for eksempel skje på grunn av feil temperatur under oppbevaring. 

Det satte 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 såkalte 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, avslører om mRNA-molekylet er intakt.

Deretter koblet forskerne denne 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 enn ti minutter og utstyret som trengs er ifølge 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 Combes. 

Han legger til at fordi denne teknologien gjør det mulig å gjennomføre tusenvis av tester, vil det gi dem data som igjen kan være et bidrag til maskinlæring.

Metoden kan også bidra til å optimalisere andre faktorer ved 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.

Referanse:

Francis Combes mfl.: Rapid and scalable detection of synthetic mRNA byproducts using polynucleotide phosphorylase and polythymidine oligonucleotides. RNA Biology, 2024. Doi.org/10.1080/15476286.2024.2363029