Sukces polskich naukowców: publikacja w Nature wyjaśnia mechanizmy skuteczności leków mRNA i toruje drogę do nowych terapii

Informacja przygotowana przez Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie

Badacze z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB) opisali nowy mechanizm zwiększający skuteczność terapii mRNA. Wyniki badań ułatwią tworzenie nowoczesnych leków przeciwko nowotworom i chorobom zakaźnym. Przełomowa praca Polaków została właśnie opublikowana w Nature, uważanym za najbardziej prestiżowe czasopismo naukowe na świecie.

– Szczepionki mRNA odegrały kluczową rolę w opanowaniu pandemii. Jednak samo mRNA to cząsteczka wyjątkowo niestabilna. Nie wpływa to na bezpieczeństwo terapii, jednak ogranicza jej skuteczność: np. skraca czas działania. Szczególnie istotną rolę w stabilności mRNA odgrywa jego tzw. ogon poli(A). W naszych badaniach przyjrzeliśmy się tym ograniczeniom – mówi jeden z głównych autorów badania, prof. Andrzej Dziembowski z Laboratorium Biologii RNA w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie.

Jego zespół wziął „pod lupę” popularne preparaty Comirnaty i Spikevax, szeroko stosowane podczas pandemii. Obie szczepionki działają podobnie: zawierają cząsteczki mRNA, które niosą instrukcję do produkcji białka S – to właśnie ono znajduje się na powierzchni koronawirusa SARS– CoV–2.

– mRNA zawarte w szczepionkach działa tak samo jak naturalne mRNA znajdujące się w naszych komórkach. Po podaniu szczepionki domięśniowo, mRNA ze szczepionki trafia do komórek odpornościowych, które produkują białko S. Nasz organizm uczy się je rozpoznawać. Dzięki temu, jeśli później zetkniemy się z prawdziwym wirusem, organizm będzie gotowy, by zareagować i powstrzymać rozwój choroby – mówi dr hab. Seweryn Mroczek z IIMCB oraz Uniwersytetu Warszawskiego.

Jak wyjaśniają naukowcy, na końcu każdego mRNA znajduje się ogon poli(A). Jest on niezbędny dla stabilności mRNA oraz efektywnej produkcji białek. – Postanowiliśmy przyjrzeć się dokładnie tym ogonom – dodaje dr hab. Seweryn Mroczek – Chcieliśmy zrozumieć, jak ogony poli(A) zmieniają się w trakcie działania szczepionki – podsumowuje naukowiec.

Badacze wykorzystali nowoczesną technologię, tzw. sekwencjonowanie nanoporowe, które pozwoliło na bezpośredni odczyt sekwencji cząsteczek mRNA szczepionek, w tym ogonów poli(A).

– Stworzyliśmy specjalne oprogramowanie do analizy danych z sekwencjonowania terapeutycznych cząsteczek mRNA, koncentrując się metabolizmie ogonów poli(A) – dodaje dr Paweł Krawczyk z grupy badawczej prof. Andrzeja Dziembowskiego, który odpowiadał za metody obliczeniowe.

TENT5A – wehikuł czasu dla mRNA

Zespół polskich naukowców z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB), we współpracy z badaczami z innych jednostek Kampusu Ochota, jako pierwszy na świecie opisał kluczową rolę enzymu TENT5A w wydłużaniu wspomnianego ogona poli(A) cząsteczek terapeutycznego mRNA. Dotąd zakładano, że ogon może się tyko skracać. Jego wydłużanie jest jak odwrócenie klepsydry – „kupuje” dodatkowy czas, dzięki czemu mRNA działa znacznie dłużej w komórkach – mówi dr Paweł Krawczyk. Wspomniany enzym TENT5A jest obecny w niektórych komórkach naszego organizmu. Jego zadaniem jest dodawanie cegiełek do ogona poli(A) mRNA.

– Udowodniliśmy, że TENT5A sprawia, że cząsteczki mRNA stają się stabilniejsze, co pozwala na bardziej długotrwałą i efektywną produkcję antygenów – substancji wyzwalających reakcję odpornościową organizmu – wyjaśnia dr Krawczyk.

– Stabilizacja cząsteczki mRNA przez enzym TENT5A jest mechanizmem dotychczas mało znanym, a jednocześnie uniwersalnym. Posiada on ogromny potencjał dla medycyny, ponieważ obecnie prowadzi się bardzo dużo badań nad różnorodnymi zastosowaniami mRNA jako leków – mówi prof. Dziembowski.

Makrofagi kluczem do skuteczności szczepień

Badania pozwoliły również zrozumieć, jaki rodzaj komórek odgrywa najważniejszą rolę w działaniu szczepionek mRNA. Naukowcy udowodnili, że są to makrofagi. Te komórki odpornościowe odpowiedzialne są za wychwytywanie i neutralizowanie „intruzów”. Po podaniu szczepionki, podążają one do miejsca wkłucia, pobierają mRNA przenoszone w specjalnych molekułach lipidowych i następnie produkują zapisany w nich antygen.

– Już na wczesnych etapach badań zaobserwowaliśmy, że w makrofagach ogon poli(A) jest wydłużany, wtedy jednak nie zdawaliśmy sobie sprawy, jak istotną funkcję pełnią te komórki – mówi dr hab. Seweryn Mroczek z Laboratorium Biologii RNA IIMCB – W toku badań wykazaliśmy, że brak TENT5A w makrofagach obniża skuteczność działania szczepionek – podsumowuje dr Mroczek.

Naukowcy z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie podkreślają, że pomimo przełomowych odkryć opisanych na łamach Nature, wiedza na temat metabolizmu mRNA wymaga pogłębiania. – W dalszych badaniach w ramach Wirtualnego Instytutu Badawczego finansowanego z Funduszu Nauki Polskiej zamierzamy wykorzystać naszeodkrycia do stworzenia lepszych leków mRNA – mówi prof. Andrzej Dziembowski.

Przełomowe badania, które zaowocowały publikacją w Nature, zostały zrealizowane w oparciu o infrastrukturę badawczą IN-MOL-CELL Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej. Została ona zakupiona dzięki środkom z Krajowego Planu Odbudowy.

Jak podkreślają badacze z IIMCB, publikacja w Nature nie doszłaby do skutku bez zaangażowania i umiejętności wszystkich członków zespołu. Eksperymenty naukowe zostały przeprowadzone w IIMCB, jednak ważną rolę odegrali też współpracownicy z Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego oraz Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN.

Pierwsza taka publikacja w XXI wieku

Nature jest uważane za najbardziej prestiżowe czasopismo naukowe na świecie. Jest również jednym z najstarszych: zostało założone w 1869 r. Periodyk charakteryzuje się najwyższym współczynnikiem cytowań, tzw. Impact Factor (IF) wśród wydawnictw multidyscyplinarnych.

– Nasza droga do publikacji w Nature była długa i wyboista. Pracę nad projektem rozpoczęliśmy w trakcie pandemii w połowie 2021 roku. Po wysłaniu pierwszej wersji artykułu w grudniu 2022, byliśmy wielokrotnie proszeni o dodanie nowych danych i naniesienie poprawek. Szczególnie jesteśmy dumni z faktu, że jest to pierwsza publikacja w dziedzinie nauk o życiu na łamach Nature w XXI wieku, wypracowana wyłącznie przez polskie instytucje naukowe – wspomina prof. Andrzej Dziembowski.

Przełomowe wyniki badań stały się również inspiracją do stworzenia innowacyjnego programu edukacyjnego. W roku akademickim 2026/2027 na Wydziale Medycznym Uniwersytetu Warszawskiego ruszy nowy kierunek studiów magisterskich – Leki Biologiczne (Biological Therapeutics). Jego współtwórcą jest Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej. Kierunek pozwoli kształcić przyszłe kadry specjalistów w dziedzinie biotechnologii, leków biologicznych i terapii opartych na mRNA.

Artykuł naukowy „Re–adenylation by TENT5A enhances efficacy of SARS–CoV–2 mRNA vaccines” znajduje się pod linkiem: https://www.nature.com/articles/s41586-025-08842-1

Autorzy artykułu:

Paweł S. Krawczyk – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB)

Michał Mazur – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB)

Wiktoria Orzeł – Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski; Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej iKomórkowej w Warszawie (IIMCB)

Olga Gewartowska – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB)

Sebastian Jeleń – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB); Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski

Wiktor Antczak – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB); Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski

Karolina Kasztelan – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB)

Aleksandra Brouze – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB); Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski

Katarzyna Matylla–Kulińska – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB);Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski

Natalia Gumińska – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB)

Bartosz Tarkowski – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB)

Ewelina P. Owczarek – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB)

Kamila Affek– Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB)

Paweł Turowski – ExploRNA Therapeutics

Agnieszka Tudek – Instytut Biochemii i Biofizyki PAN

Małgorzata Sroka – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB)

Tomasz Śpiewla – Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski

Monika Kusio–Kobiałka – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB)

Aleksandra Wesołowska – Zakład Biologii Medycznej, Warszawski Uniwersytet Medyczny

Dominika Nowis – Zakład Medycyny Doświadczalnej, Warszawski Uniwersytet Medyczny

Jakub Gołąb – Zakład Immunologii, Warszawski Uniwersytet Medyczny

Joanna Kowalska – Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski

Jacek Jemielity – Centrum Nowych Technologii, Uniwersytet Warszawski

Andrzej Dziembowski – Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB); Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski

Seweryn Mroczek – Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski; Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej iKomórkowej w Warszawie (IIMCB)