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神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療的下一個(gè)前沿ASOs
點(diǎn)擊次數(shù):1338 發(fā)布時(shí)間:2018-11-26
從人們發(fā)現(xiàn)反義寡核苷酸(Antisense oligonucleotides, ASOs)具有干擾mRNA和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)表達(dá)的性能,到近FDA批準(zhǔn)一款治療脊髓性肌萎縮的ASOs藥物,這期間經(jīng)歷了近40年的漫長積淀。
在早期研究階段,ASOs存在靶向性不強(qiáng)、生物活性不足、脫靶毒副作用等諸多短板,而今,一些經(jīng)化學(xué)修飾ASOs的出現(xiàn)很好地解決了上述問題,隨著對ASOs作用機(jī)制的深入研究,以及大規(guī)模更具針對性臨床試驗(yàn)的開展,制藥行業(yè)逐漸掀起一股ASOs研發(fā)熱。
目前,很多神經(jīng)系統(tǒng)疾病缺乏有效的藥物干預(yù)手段,這些疾病是ASOs治療策略的理想實(shí)踐平臺。近幾年,用于治療杜氏肌營養(yǎng)不良、脊髓性肌萎縮的ASOs藥物先后獲FDA批準(zhǔn)上市,可以看作ASOs在這一領(lǐng)域“里程碑式”的開拓。
化 學(xué) 修 飾
反義寡核苷酸是指與靶基因mRNA互補(bǔ)的一段單鏈DNA或RNA序列,通常由十幾到幾十個(gè)堿基組成,通過化學(xué)合成的方式生產(chǎn)。不經(jīng)修飾的ASOs不論在體液內(nèi)還是細(xì)胞中都極易被降解,不能發(fā)揮其反義作用。而經(jīng)化學(xué)修飾的ASOs,顯著提高了其成藥性。目前ASOs基本骨架常見的幾種化學(xué)修飾方式如圖1所示。
其中硫代寡核苷酸(phosphorothioate)、混合骨架寡核苷酸(mixed backbone oligonucleic acid)和多肽核酸(peptide nucleic acid)應(yīng)用廣泛,成為具有代表性的、二、三代ASOs。
由于磷酸二酯鍵是核酶的主要靶點(diǎn),因此采用硫化試劑將ASO磷酸二酯鍵硫化,形成硫代寡核苷酸,是增強(qiáng)ASO穩(wěn)定性的有效途徑。硫代寡核苷酸是迄今研究深入、應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)。作為代ASO,硫代寡核苷酸具有良好的水溶性、穩(wěn)定性及易于大量合成,半衰期也更長,基本能滿足臨床治療的需要。核糖取代物,包括2'-甲基(2'-OMe),2'-甲氧基乙基(2'-MOE)和鎖定的核酸(locked nucleic acid),經(jīng)常被用于進(jìn)一步增加穩(wěn)定性、靶向性,并且通常具有更少的毒性。
混合骨架寡核苷酸是人們根據(jù)不同修飾的ASO特性而加以各種組合設(shè)計(jì)而成。與硫代寡核苷酸相比,混合骨架寡核苷酸通過不同化學(xué)修飾的組合降低了硫代磷酸二酯鍵的數(shù)量,減少了自身攜帶的負(fù)電荷,降低了體內(nèi)降解速度并改變了核酸降解物的種類,從而減少了由硫代導(dǎo)致的副反應(yīng)。比如,phosphorodiamidate morpholino (PMO),其中脫氧核糖骨架被一個(gè)嗎啡環(huán)取代,而帶電的磷酸二酯間鏈則被一個(gè)無電荷的磷基鏈取代。
多肽核酸(PNA)是以2-氨基乙基甘氨酸為基本單元,堿基通過一個(gè)甲基羰基與類肽鏈骨架相連。體外試驗(yàn)證明,PNA與RNA結(jié)合可抑制逆轉(zhuǎn)錄過程,與雙鏈DNA發(fā)生鏈侵入反應(yīng)后,可有效阻斷限制性內(nèi)切酶對酶切位點(diǎn)的識別和切割,從而阻斷蛋白的表達(dá)。與前兩代ASO相比,PNA具有更強(qiáng)的親和力及更好的特異性,往往更短的片段即可獲得相同的反義效果;具有良好的蛋白酶和核酸酶抗性,在細(xì)胞培養(yǎng)液及體內(nèi)不易降解,半衰期更長;經(jīng)修飾后具有良好的細(xì)胞膜穿透性,其應(yīng)用前景廣闊。
藥 效 機(jī) 理
對反義寡核酸進(jìn)行某些特定而合適的化學(xué)修飾后,其通過一定方式進(jìn)入細(xì)胞,能夠特異性地調(diào)控靶基因的表達(dá)。其作用機(jī)制是:1. 反義寡核苷酸與靶mRNA結(jié)合形成DNA- RNA雜合分子,可以激活RNase H,該酶可以切割雜合分子中的RNA鏈,導(dǎo)致靶mRNA降解。2. 不能激活RNase H活性的反義寡核苷酸可以通過空間位阻效應(yīng)阻止核糖體結(jié)合來抑制靶mRNA的翻譯;另外還可以通過封閉剪接位點(diǎn)有選擇的促進(jìn)蛋白某個(gè)可變剪接體的表達(dá),從而糾正錯(cuò)誤的剪接