Un ribosoma (representat en verd) crea una proteïna (representada aquí com una cadena de granadures que representa aminoàcids) codificada en un ARNm (representat com una cinta de nucleòtids) que es pot modificar per reduir la inflamació de la cèl·lula.
Per induir les cèl·lules a produir proteïnes que normalment no produeixen, és possible introduir ARNm heteròleg al citoplasma de la cèl·lula, saltant-se la necessitat de transcripció. Per assolir aquest objectiu, però, s'ha d'evitar els sistemes cel·lulars que impedeixen la penetració i la traducció de l'ARNm estrany. Hi ha enzims gairebé omnipresents anomenats ribonucleases que descomponen l'ARNm no protegit.[5] També hi ha barreres intracel·lulars contra l'ARNm estrany, com ara els receptors del sistema immunitari innats, els receptors de tipus Toll TLR7 i TLR8, situats a les membranes endosomals. Els sensors d'ARN com TLR7 i TLR8 poden reduir dràsticament la síntesi de proteïnes a la cèl·lula, desencadenar l'alliberament de citocines com l'interferó i el TNF-alfa i, quan són prou intensos, condueixen a la mort cel·lular programada.[6]
La naturalesa inflamatòria de l'ARN exogen es pot emmascarar modificant els nucleòsids en l'ARNm.[7] Per exemple, la uridina es pot substituir per un nucleòsid similar com la pseudouridina (Ψ) o la N1-metil-pseudouridina (m1Ψ),[8] i la citosina es pot substituir per la 5-metilcitosina. Alguns d'aquests, com la pseudouridina i la 5-metilcitosina, es produeixen de forma natural en els eucariotes.[9] La inclusió d'aquests nucleòsids modificats altera l'estructura secundària de l'ARNm, que pot reduir el reconeixement pel sistema immunitari innat alhora que permet una traducció efectiva.[10]
Importància de les regions no traduïdes
Un ARNm normal comença i acaba amb seccions que no codifiquen els aminoàcids de la proteïna real. Aquestes seqüències als extrems 5′ i 3′ d'una cadena d'ARNm s'anomenen regions no traduïdes (UTR). Els dos UTR en els seus extrems de cadena són essencials per a l'estabilitat d'un ARNm i també d'un ARNmod, així com per a l'eficiència de la traducció, és a dir, per la quantitat de proteïna produïda. En seleccionar UTR adequats durant la síntesi d'un ARNmod, es pot optimitzar la producció de la proteïna diana a les cèl·lules diana.[11][12]
Lliurament
Comparant la captació d'ARN i ARNmod per part de la cèl·lula
Hi ha diverses dificultats en la introducció de ARNmod en determinades cèl·lules diana. En primer lloc, cal protegir el ARNmod de les ribonucleases.[13] Això es pot aconseguir, per exemple, embolicant-lo en liposomes. Aquest "embalatge" també pot ajudar a garantir que el modRNA s'absorbeixi a les cèl·lules diana. Això és útil, per exemple, quan s'utilitza en vacunes, ja que les nanopartícules són captades per cèl·lules dendrítiques i macròfags, que tenen un paper important en l'activació del sistema immunitari.[14]
A més a més, pot ser desitjable que l'ARNmod aplicat s'introdueixi en cèl·lules específiques del cos. Aquest és el cas, per exemple, si s'estimula la multiplicació de les cèl·lules musculars del cor. En aquest cas, l'ARNmod empaquetat es pot injectar directament en una artèria com una artèria coronària.[15]
