mRNA Teknolojisi ve Lipit Nanopartiküller ile İlgili Son Gelişmeler

COVID-19 maalesef bir yılı aşkın bir süredir hayatımızda yer alıyor. Bu süre zarfında en önemli başarılardan biri, tıp biliminin kısa sürede sadece bir tane değil, birkaç tane yüksek etkili aşı üretme becerisidir.

Peki, COVID-19 aşılarını bir yıldan kısa sürede geliştirmek ve önceki pandemi aşılarından daha yüksek etkinlik sağlamak nasıl mümkün olabildi?

Bu sorunun cevabı mRNA teknolojisidir.

COVID-19 aşılarının başarılı bir şekilde geliştirilmesinde çığır açan mRNA teknolojisinin kullanılması, sayısız hayatı kurtarmış ve daha fazlasını kurtarmaya devam edecek. Ancak, mRNA aşılarının COVID-19 virüsü ile mücadeledeki başarısı şimdilik sadece başlangıç, gelecekte kanser ve genetik hastalıklar gibi diğer birçok hastalığı tedavi etme ve iyileştirme potansiyeline sahip.

COVID-19 aşılarının başarılı bir şekilde geliştirilmesinde çığır açan mRNA teknolojisinin kullanılması, sayısız hayatı kurtarmış ve daha fazlasını kurtarmaya devam edecek. Ancak, mRNA aşılarının COVID-19 virüsü ile mücadeledeki başarısı şimdilik sadece başlangıç, gelecekte kanser ve genetik hastalıklar gibi diğer birçok hastalığı tedavi etme ve iyileştirme potansiyeline sahip.

mRNA teknolojisine kısaca bakacak olursak, mesajcı ribonükleik asit (mRNA), tüm canlı hücreli organizmalarda proteinlerin nasıl yapıldığı bilgisini taşıyan genetik bilginin bir bileşenidir. COVID-19 virüsünün spike proteini gibi bir virüsün spesifik bir proteini için tasarlanmış mRNA’yı kullanmak ve onu vücudumuzun kendi hücrelerine sokmak, yabancı virüs antijeninin kendi hücrelerimiz tarafından üretilmesini ve bu antijenin bağışıklık sistemimiz tarafından tanınmasını sağlar. Esasen, bağışıklık sistemimiz mRNA verdiği talimatla viral proteinlere yanıt verir ve bunu yaparken hücrelerimiz bu viral proteinleri nasıl tanıyacağını ve onlara karşı antikor üretmeyi öğrenir. Bu nedenle, asıl virüsle karşılaştığında, vücutlarımız enfeksiyonu tanımaya, savaşmaya ve bizi enfeksiyondan korumaya hazırdır. Bu teknolojinin yapabileceklerine ek olarak, bir virüsün farklı suşları için mRNA’yı yeniden yapılandırarak bir aşıyı varyantlara karşı etkili olacak şekilde uyarlayabiliriz. mRNA teknolojisinin bu olanaklarının yanı sıra böyle yeni bir teknolojinin zorlukları da bulunmaktadır.

mRNA Teknolojisindeki Zorluklar

mRNA teknolojisinin karşılaştığı en büyük zorluk, mRNA’nın hedef bölgelere güvenli bir şekilde iletilirken bozulmadan kalabilmesidir. mRNA gibi terapötikler genel olarak kas veya kan dolaşımına enjekte edilir ve nihai hedefleri hücrelerimize ulaşmak ve girmektir. Bununla birlikte, mRNA, hassas yapısı nedeniyle genellikle hedefine ulaşmadan önce hasar görür veya ortadan kaldırılır. Ayrıca, hedeflerine ulaşmak için bir rehberin yardımı olmadan yollarını bulamazlar. İşte burada, lipit nanopartikül (LNP) gibi etkili bir ilaç iletim sistemine duyulan ihtiyaç devreye girer. Lipit nanopartiküllerin, mRNA’yı hem koruyan hem de salıvermek üzere hedeflenen bölgeye ileten, ideal ve etkili bir ilaç taşıyıcı sistem olduğu kanıtlanmıştır.

Lipit Nanopartiküller ve mRNA Teknolojisindeki İşlevleri Nedir?

Lipit nanopartiküller, kendi hücrelerimizi çevreleyen ve esneklik ve koruma sağlayan lipit membranlara oldukça benzeyen birkaç lipit molekülünden oluşur. Lipit nanopartiküllerin ve hücre zarlarımızın yapılarının benzer olması, mRNA’nın hücre içinde terapötik işlevlerini yerine getirmek için serbest bırakılmak üzere lipit nanopartiküller tarafından etkili bir şekilde hücrelere taşınabilmesini sağlar. Daha spesifik olmak adına bu nanopartikülleri oluşturan temel lipit moleküllerine göz atalım.

Lipit nanopartiküller, mRNA (veya terapötik ilaç) ile birlikte dört bileşenden oluşur:

İyonize olabilen lipidler anahtar bileşenlerdir. Bunlar genellikle laboratuvarda tasarlanmış lipitlerdir ve hazırlama sırasında mRNA kapsüllenmesine yardımcı olmak için düşük pH’ta pozitif olarak yüklenir. Daha sonra, kan dolaşımımızda nötr olarak nötr pH’a sahip vücudumuzda güvenli ve uyumlu hale gelirler.  Çok sayıda iyonize olabilen lipit, mRNA’nın iletilmesine yardımcı olmak için test edilmiştir ve bu bileşen, çeşitli COVID-19 aşıları arasındaki yegane farktır. Her aşı üreticisi kendi iyonize olabilen lipidini üretme eğilimindedir.

Fosfolipidler, bir fosfat grubu içeren hidrofilik bir “baş” ve gliserol ile birleştirilen yağ asitlerinden türetilen iki hidrofobik “kuyruk” içeren bir lipid sınıfıdır. Suyu seven fosfat kafaları hücre ortamının dışına ve içine bakar, yağ asidi kuyrukları ise birbirine bakacak şekilde kıvrılır. Bu fosfolipitler, birlikte suya bırakıldıklarında, lipit çift tabakası adı verilen bir yapı oluştururlar. Hücre zarlarımız, birincil bileşeni olarak aynı lipit çift katmanlı yapıyı içerir.

Kolesterol, hücre duvarlarında önemli bir rolü olan organik bir lipit molekülüdür. Çift tabakalara yapısal destek sağlayan ve fosfolipid çift tabakalarını sağlam tutmak için dolgu görevi gören sert bir maddedir. Lipit nanopartiküllerde ve hücre zarlarımızda kolesterol ve yapısal destek olmadan yukarıda bahsedilen fosfolipid çift katmanları parçalanarak yetersiz bir mRNA iletimine neden olur.

Polietilen glikol (PEG), lipid nanopartikülü çevreleyen, genel yapıyı koruyan ve genel dolaşım süresini iyileştiren hidrofilik bir polimerdir.

Bu dört bileşen, nükleik asit ilacını veya mRNA’yı koruyan ve doğru yere ileten oldukça verimli bir dağıtım sistemi oluşturur. COVID-19 aşısı durumunda, aşı kasa enjekte edildikten sonra lipit nanopartikül, mRNA’yı hücreye güvenli bir şekilde taşır ve mRNA’nın bozulmadan kolayca hücreye girişini ve serbest bırakılmasını sağlar. Böylece mRNA, daha sonra uygun bağışıklık belleği tepkisini ortaya çıkarabilir.

mRNA’yı korumak ve hedef hücrelere güvenli bir şekilde yönlendirmek için lipit nanopartiküller olmasaydı, mRNA teknolojisi COVID-19 aşılarını rekor sürede geliştirmede başarılı olamazdı. Microfluidizer teknolojisinin lipit nanopartiküllerin geliştirilmesinde önemli bir rol oynamasından gurur duyuyoruz.

Microfluidizer® Teknolojisi Lipit Nanopartikül Üretiminde Nasıl Bir Rol Oynuyor?

Lipid nanopartikül üretimi için zorluk, güçlü etkinlik ve işlevsellik gösteren ancak bunu yalnızca laboratuvar veya pilot ölçekli üretimde değil, seri üretimde milyonlarca doz için ölçeklendirilebilen lipit nanopartiküller üretmektir.

Microfluidizer® teknolojisi, hassas partikül boyutu kontrolü gerektiren lipit nanopartikül üretiminde kanıtlanmış bir teknolojidir. Partikül boyutunu mikrondan nano ölçeğine düşürerek, lipit nanopartiküller verimli bir ilaç dağıtımı sağlayabilir, böylece partiküller hedef bölgeye hızla salıverilmiş olur.

Enjekte edilebilir bir ilaç olarak, mRNA aşıları genellikle kas içine enjeksiyon yoluyla doğrudan verilir. Tüm enjekte edilebilir ilaçlarda olduğu gibi, üretim aşamasında sterilizasyon zorlukları çok önemlidir ve ele alınmalıdır. Aşı üretiminde kullanılan lipit nanopartiküller sterilize edilmelidir ve steril filtrasyon uygun maliyetli ve hassas bir yöntemdir. Microfluidizer® teknolojisi ile çok dar bir aralıktaki partikül boyutunda nanopartiküller oluşturulur. Böylelikle, lipit nanopartiküller sterilizasyon filtrelerinden herhangi bir kayıp olmadan geçer ve ekipmanların tıkanma riski olmadan üretim devam eder.