Βιομηχανική Παραγωγή Βιολογικών Παραγόντων Θεραπείας RNA

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι μεταπτυχιακοί φοιτητές θα είναι σε θέση να:

Σε επίπεδο γνώσης και κατανόησης

• περιγράφουν τις δομικές και βιοχημικές ιδιότητες των βιολογικών παραγόντων θεραπείας RNA, που σχετίζονται με τον σχεδιασμό, τη σταθερότητα και τη θεραπευτική τους λειτουργία
• εξηγούν τις προπαρασκευαστικές διεργασίες βιομηχανικής παραγωγής των βιολογικών παραγόντων θεραπείας RNA, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού του εκμαγείου DNA και των διεργασιών in vitro μεταγραφής σε μικρή και μεγάλη κλίμακα
• περιγράφουν τις στρατηγικές του κατάντη εξαγνισμού RNA, όπως η διήθηση εφαπτομενικής ροής (tangential flow filtration) και η εξειδικευμένη για RNA χρωματογραφία, και την εφαρμογή τους στην παραγωγή θεραπευτικών mRNA
• αναγνωρίζουν καθιερωμένες και αναδυόμενες θεραπευτικές εφαρμογές των βιολογικών παραγόντων RNA στη γονιδιακή θεραπεία, την κυτταρική θεραπεία και τις θεραπείες βασισμένες σε mRNA

Σε επίπεδο δεξιοτήτων

• εφαρμόζουν ποσοτικές αρχές βιοδιεργασιών για την ανάλυση ανάντη και κατάντη των μοναδιαίων διεργασιών κατά την παραγωγή βιολογικών παραγόντων θεραπείας RNA
• αξιολογούν και συγκρίνουν στρατηγικές εξαγνισμού RNA ως προς την απόδοση, την καθαρότητα και την κλιμακωσιμότητα, στο πλαίσιο της παραγωγής θεραπευτικών mRNA
• αξιολογούν κριτικά την πρωτογενή ερευνητική και βιομηχανική βιβλιογραφία σχετικά με τη βιομηχανική παραγωγή RNA και την ανάπτυξη θεραπευτικών mRNA
• επικοινωνούν σχεδιασμούς και αναλύσεις διεργασιών βιομηχανικής παραγωγής μέσω γραπτών εργασιών και προφορικών παρουσιάσεων
• ενσωματώνουν το περιεχόμενο των προσκεκλημένων διαλέξεων από ακαδημαϊκούς και βιομηχανικούς ειδικούς σε μια συνεκτική κατανόηση της σύγχρονης πρακτικής παραγωγής βιολογικών παραγόντων θεραπείας RNA
• εφαρμόζουν τη γνώση της βιολογίας του RNA και των βιοδιεργασιών για να αξιολογούν τις τρέχουσες προκλήσεις και ευκαιρίες στο πεδίο των θεραπευτικών RNA
• εργάζονται αυτόνομα για να συνθέτουν πληροφορίες από πολλαπλές πηγές και να διαμορφώνουν τεκμηριωμένα συμπεράσματα σχετικά με τη βιομηχανική παραγωγή RNA

Σε επίπεδο ικανοτήτων

• ενσωματώνουν τη γνώση από τη βιολογία του RNA, τη μηχανική βιοδιεργασιών και τη φαρμακευτική παραγωγή για να αντιμετωπίζουν τις προκλήσεις στην παραγωγή βιολογικών παραγόντων θεραπείας RNA
• αξιολογούν κριτικά την επιστημονική και βιομηχανική βιβλιογραφία και εντοπίζουν τις βασικές εξελίξεις και τα κενά στη βιομηχανική παραγωγή RNA
• λαμβάνουν τεκμηριωμένες αποφάσεις κατά την αποτίμηση στρατηγικών παραγωγής για νέες θεραπευτικές μορφές RNA
• προάγουν την επιστημονική σκέψη εμπλεκόμενοι με την πρωτοποριακή έρευνα και τις βιομηχανικές προοπτικές μέσω προσκεκλημένων διαλέξεων και βιβλιογραφίας
• επικοινωνούν αποτελεσματικά τα επιστημονικά και τεχνικά ευρήματα σχετικά με τους βιολογικούς παράγοντες RNA σε εξειδικευμένο και μη εξειδικευμένο κοινό

Περιεχόμενο Μαθήματος

• Εισαγωγή στους βιολογικούς παράγοντες RNA: τύποι θεραπευτικού RNA (mRNA, siRNA, saRNA, circRNA), μηχανισμοί δράσης και κλινικό τοπίο
• Δομή, σταθερότητα και χημικές τροποποιήσεις του RNA: δευτεροταγής δομή, τροποποιημένοι νουκλεοζίτες και ο ρόλος τους στην ανοσογονικότητα και τη σταθερότητα
• Σχεδιασμός και παραγωγή DNA-μήτρας: σχεδιασμός πλασμιδίου, γραμμικοποίηση, παραγωγή εκμαγείου DNA σε μεγάλη κλίμακα για in vitro μεταγραφή
• In vitro μεταγραφή (IVT): αρχές της αντίδρασης, ενζυμικά συστήματα, μετάβαση από μικρή σε μεγάλη κλίμακα IVT για την παραγωγή mRNA
• Προσθήκη καλύπτρας (capping), πολυαδενυλίωση και έλεγχος ποιότητας RNA: συν-μεταγραφική και ενζυμική προσθήκη καλύπτρας, πολυαδενυλίωση και αναλυτικές μέθοδοι
• Επεξεργασία κατάντη Ι: αρχές καθαρισμού RNA, κατακρήμνιση και μέθοδοι βασισμένες σε διήθηση, συμπεριλαμβανομένης της διήθησης εφαπτομενικής ροής
• Επεξεργασία κατάντη ΙΙ: χρωματογραφικός καθαρισμός RNA – μέθοδοι oligo-dT, αποκλεισμού μεγέθους και ανταλλαγής ιόντων για θεραπευτικά mRNA
• Συγκρότηση σκευάσματος και χορήγηση RNA: λιπιδιακά νανοσωματίδια, απόδοση εγκλεισμού και ζητήματα αποθήκευσης και χορήγησης
• Κλιμάκωση και παραγωγή βιολογικών παραγόντων RNA υπό GMP: ρυθμιστικά ζητήματα, αναλυτική τεχνολογία διεργασιών και συστήματα ποιότητας
• Εφαρμογές Ι – θεραπευτικά mRNA: εμβόλια (COVID-19 και πέραν αυτών), θεραπείες αντικατάστασης πρωτεϊνών και ανοσοθεραπεία του καρκίνου
• Εφαρμογές ΙΙ – γονιδιακή και κυτταρική θεραπεία βασισμένη σε RNA: siRNA, αντινοηματικά ολιγονουκλεοτίδια και στρατηγικές επεξεργασίας γονιδιώματος καθοδηγούμενες από RNA
• Βιομηχανικές προοπτικές: προσκεκλημένες διαλέξεις από ακαδημαϊκούς και ειδικούς βιομηχανικής παραγωγής για τη σύνθεση, τον καθαρισμό, τη συγκρότηση σκευάσματος και την κλιμάκωση των βιολογικών παραγόντων RNA

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

• RNA Therapeutics: The Evolving Landscape of RNA Therapeutics 1st Edition by Paloma H. Giangrande (Editor), Vittorio de Franciscis (Editor), John J. Rossi (Editor). Academic Press, 2022, ISBN-13: ‎978-0128215951
• RNA Vaccines Methods and Protocols, Springer Protocols, by Thomas Kramps (Editor), Knut Elbers (Editor), Humana Press, 2024
• Pardi, N. et al. mRNA vaccines — a new era in vaccinology. Nature Reviews Drug Discovery 17, 2018.
• Sahin, U. et al. mRNA-based therapeutics — developing a new class of drugs. Nature Reviews Drug Discovery 13, 2014.
• Σημειώσεις διαλέξεων του μαθήματος, διαφάνειες (διανέμονται μέσω του myCourses, του συστήματος διαχείρισης μάθησης του McGill University)

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

Molecular Therapy, Nature Biotechnology, Journal of Controlled Release, Nucleic Acids Research, Biomaterials