RNA治療
アンチセンス薬は、肺がんや糖尿病、関節炎や喘息など主要な炎症性要素を伴う疾患の治療薬として開発されている。MLLT4アンチセンスRNA 1(MLLT4-AS1)の発現低下は、胃がんの予後不良のバイオマーカーとなりうることを示している。これまでに、アンチセンスRNAの抗ウイルス、抗がん剤治療への応用や、植物や微生物における関連遺伝子の発現調節への応用が検討されてきた。
アンチセンス RNA を細胞膜を介して細胞質や核に送達するために、非ウイルスベクター、レトロウイルスやアデノウイルスなどのウイルスベクター、リポソームなどが使用されてきた。その中でも、ウイルスベクターを用いた送達は、さまざまな送達システムの中で、高いトランスフェクション効果を持つことから、最も有利であることが明らかになった。しかし、アンチセンスRNAを標的部位にのみ送達することは困難であり、また、アンチセンスRNAの大きさや安定性の問題もあり、利用には限界がある。送達の問題点を改善するために、化学修飾や新規オリゴヌクレオチドの設計などが研究されており、薬物分布、副作用、忍容性の強化が図られている。
1995年、ロバート・コンリーは、癌胎児性抗原をコードする裸のRNAを筋肉内注射すると、抗原特異的な抗体応答が得られることを実証した。次に、特定の抗原をコードするmRNAや腫瘍細胞から抽出した全mRNAに曝露した樹状細胞(DC)を担癌マウスに注入すると、T細胞免疫応答が引き起こされ、腫瘍の増殖が抑制されることを実証し、さらに発展させた。その後、研究者は、体外(ex vivo)IVT mRNAトランスフェクトDCに基づくワクチンを用いて、mRNAトランスフェクトDCへのアプローチを開始した。一方、Argos Therapeutics社は2015年に進行性腎細胞癌のDCを用いた第III相臨床試験を開始していたが(NCT01582672)、有効性が認められず中止となった。
さらなる応用のために、IVT mRNAを生体内(in vivo)でのDCのin situトランスフェクション用に最適化した。これにより、IVT mRNAの翻訳効率と安定性を改善させ、MHCクラスIおよびクラスII分子上でのmRNAコード化抗原の提示を強化した。
メッセンジャーRNA(mRNA)は、遺伝子のDNA鎖の1本に相補的に結合している一本鎖RNA分子である。mRNA分子は、タンパク質を作るためにDNAコードの一部を細胞の他の部分に転送する。DNA治療薬は、RNAに転写されるために核へのアクセスを必要とし、その機能は細胞分裂中の核エンベロープの破壊に依存する。しかし、mRNA治療薬は、細胞質に到達するとすぐに翻訳されるので、機能するために核に入る必要はない。さらに、プラスミドやウイルスベクターとは異なり、mRNAはゲノムに組み込まれないため挿入変異(英語版)を誘発するリスクがなく、がんワクチンや腫瘍免疫療法、感染症予防などの用途に適している。。
インビトロ転写(IVT)は、標的のコード配列を含む線状化DNAプラスミド鋳型を用いて行われる。次に、裸のmRNAやナノ粒子に複合化したmRNAは、全身または局所的に送達される。その後、外因性の裸のmRNAまたは複合体化されたmRNAの一部が細胞特異的な機構を経ている。細胞質に入ると、IVT mRNAはタンパク質合成機構によって翻訳される。
RNAセンサーとして、Toll様受容体(TLR)とRIG-I様受容体ファミリーの2つが同定されている。TLRは、樹状細胞(DC)やマクロファージなどの細胞のエンドソーム区画に局在している。RIG-I様ファミリーは、パターン認識受容体(PRR)である。しかし、細胞センサーによるmRNAワクチン認識の免疫応答機構やプロセス、センサー活性化の機構は未だ不明である。