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Osteologie 2021; 30(03): 243-250
DOI: 10.1055/a-1545-7927
Review

Update on MicroRNA-based Treatment Strategies

Übersicht zu mikroRNA-basierten Behandlungsstrategien
Eric Hesse
1   Institute of Molecular Musculoskeletal Research, University Hospital, LMU Munich, Germany
2   Musculoskeletal University Center Munich, University Hospital, LMU Munich, Germany
,
Franz Jakob
3   Bernhard-Heine-Centrum für Bewegungsforschung, Lehrstuhl für Orthopädie, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Brettreichstrasse 11, 97074 Würzburg, Germany
,
Hanna Taipaleenmäki
4   Molecular Skeletal Biology Laboratory, Department of Trauma and Orthopedic Surgery, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, Hamburg, Germany
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Abstract

The family of RNAs comprises several members, protein coding mRNAs and a larger group of non-coding RNAs, which include small, approximately 21-25 nucleotides long microRNAs (miRNAs). In addition to an evolving diagnostic use of RNAs, RNA-based drugs are emerging very rapidly in medicine, which is not only -but currently very prominently visible- due to the impressive success of the first-in-class Covid-19 vaccines such as Comirnaty and Moderna (marketed by the companies Biontech/Pfizer and Moderna, respectively). Although administration of RNA-based drugs comes along with several technical obstacles including delivery approaches, the technology is experiencing a breakthrough and technical and conceptual hurdles that may still remain are very likely to be overcome within the near future. It is therefore highly likely that RNA-based pharmacotherapies may revolutionize medicine by improving vaccination concepts but also by providing novel drugs to treat many other conditions like cancer, metabolic- and degenerative diseases and beyond. It is fascinating to witness the rise of such milestones in medicine and is tempting to elaborate which additional accomplishments can be made using this technology towards personalized medicine comprising diagnostic and therapeutic aspects as well as individual drug design.

Although the most recent success with mRNA-based and therefore protein coding vaccines currently takes center stage in media and people’s life, other types of RNAs that are less prominent to the public, like non-coding miRNAs, also develop very successfully towards diagnostic and therapeutic purposes. While the diagnostic use of miRNAs was reviewed in another article in this issue (see article from Hackl et al., this issue), this brief review will provide an update on the emerging therapeutic implications of miRNAs. Despite the fact that no miRNA-based drug has yet reached clinical approval, several compounds are in pre-clinical and clinical development for the treatment of various diseases and great progress has been made during the recent years, which also facilitated the establishment of several innovative biotech companies.

Several obstacles associated with this novel approach including off-target effects, tissue specificity and delivery systems exist. However, important improvements have already been made and will continue to be made. It can therefore be assumed that treatments using this class of RNA will also further progress and stimulate additional stakeholders to enter the field to develop novel drug candidates as first-in-class medicinal products to address highly unmet clinical needs. This technology is still at its infancy given that miRNAs were uncovered just about 20 years ago but the conditions are promising for the development of next generation miRNA-based drugs.

Zusammenfassung

Die Familie der RNAs umfasst mehrere Mitglieder, Protein-kodierende mRNAs und eine Gruppe von nicht-kodierenden RNAs, zu denen microRNAs (miRNAs) gehören. Neben einer sich entwickelnden diagnostischen Verwendung von RNAs etablieren sich auf RNA-basierte Medikamente nun sehr schnell, angesichts der erstaunlichen Erfolge mit Covid-19-Impfstoffen wie z. B. Comirnaty und Moderna (vermarktet von Biontech/Pfizer bzw. Moderna). Obwohl die Verabreichung von RNA-basierten Arzneimitteln mit mehreren technischen Hürden einhergehen kann wie z. B. der Wirkstoffverbringung, erlebt die Technologie einen Durchbruch und viele technische und konzeptionelle Hürden, die derzeit noch bestehen, werden sehr wahrscheinlich in naher Zukunft überwunden werden. Es ist daher zu erwarten, dass RNA-basierte Pharmakotherapien die Humanmedizin revolutionieren werden, indem sie Impfkonzepte verbessern bzw. zur Behandlung vieler anderer Krankheiten wie Krebs, Stoffwechsel- und degenerative Erkrankungen und darüber hinaus eingesetzt werden. Es fasziniert die Entwicklung solcher Meilensteine in der Medizin zu verfolgen und zu bedenken, welche weiteren Möglichkeiten sich mit dieser Technologie hinsichtlich personalisierter Medizin mit diagnostischen und therapeutischen Aspekten sowie individuellem Wirkstoffdesign ergeben könnten.

Obwohl die jüngsten Erfolge von mRNA-basierten und damit proteinkodierenden Impfstoffen derzeit in den Medien und im alltäglichen Leben vieler Menschen im Mittelpunkt stehen, entwickeln sich auch andere, in der Öffentlichkeit weniger bekannte, RNA-Typen wie z. B. nicht-kodierende miRNAs sehr erfolgreich in Richtung diagnostische und therapeutische Anwendungen. Während die diagnostische Verwendung von miRNAs in einem anderen Artikel in dieser Ausgabe (siehe Artikel von Hackl et al., diese Ausgabe) thematisiert wird, soll dieser Artikel eine Übersicht über die aufkommenden therapeutischen Möglichkeiten von miRNAs geben. Obwohl noch kein auf miRNA-basiertes Medikament die klinische Zulassung erreicht hat, befinden sich mehrere Wirkstoffe zur Behandlung unterschiedlicher Krankheiten in der präklinischen und klinischen Entwicklung. In den letzten Jahren wurden zudem große Fortschritte erzielt, die auch die Etablierung mehrerer innovativer Biotech Unternehmen begünstigten.

Trotz verschiedener Hindernisse, die mit diesem neuen Ansatz verbunden sind (z. B. off-Target-Effekte, Gewebespezifität und Wirkstoffverbringung), wurden bereits wichtige Verbesserungen erzielt und werden wahrscheinlich auch weiterhin erreicht. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass auch Therapieentwicklungen mit dieser RNA Klasse weitere Fortschritte erzielen werden. Dies wird weitere Wissenschaftler und Firmen dazu anregen in dies Feld einzusteigen, um neuartige Wirkstoffkandidaten als First-in-Class-Medikamente für verschiedene Indikationen zu entwickeln. Diese Technologie steckt noch in den Kinderschuhen, da miRNAs erst vor etwa 20 Jahren entdeckt wurden. Dennoch sind die Erfolgsaussichten für die Entwicklung von auf miRNA-basierten Medikamenten sehr vielversprechend.

Key words

noncoding RNA - miRNA - miRNA mimics - miRNA antagonists

Schlüsselwörter

nichtkodierende RNA - miRNA - miRNA Mimics - miRNA Antagonisten


Publication History

Article published online:
17 September 2021

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