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神經系統疾病治療的下一個前沿ASOs
點擊次數：1357 發布時間：2018-11-26
從人們發現反義寡核苷酸(Antisense oligonucleotides， ASOs)具有干擾mRNA和調節蛋白質表達的性能，到近FDA批準一款治療脊髓性肌萎縮的ASOs藥物，這期間經歷了近40年的漫長積淀。
在早期研究階段，ASOs存在靶向性不強、生物活性不足、脫靶毒副作用等諸多短板，而今，一些經化學修飾ASOs的出現很好地解決了上述問題，隨著對ASOs作用機制的深入研究，以及大規模更具針對性臨床試驗的開展，制藥行業逐漸掀起一股ASOs研發熱。
目前，很多神經系統疾病缺乏有效的藥物干預手段，這些疾病是ASOs治療策略的理想實踐平臺。近幾年，用于治療杜氏肌營養不良、脊髓性肌萎縮的ASOs藥物先后獲FDA批準上市，可以看作ASOs在這一領域“里程碑式”的開拓。
化 學 修 飾
反義寡核苷酸是指與靶基因mRNA互補的一段單鏈DNA或RNA序列，通常由十幾到幾十個堿基組成，通過化學合成的方式生產。不經修飾的ASOs不論在體液內還是細胞中都極易被降解，不能發揮其反義作用。而經化學修飾的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，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ASO穩定性的有效途徑。硫代寡核苷酸是迄今研究深入、應用廣泛的結構。作為代ASO，硫代寡核苷酸具有良好的水溶性、穩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)，經常被用于進一步增加穩定性、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不同修飾的ASO特性而加以各種組合設計而成。與硫代寡核苷酸相比，混合骨架寡核苷酸通過不同化學修飾的組合降低了硫代磷酸二酯鍵的數量，減少了自身攜帶的負電荷，降低了體內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致的副反應。比如，phosphorodiamidate morpholino (PMO)，其中脫氧核糖骨架被一個嗎啡環取代，而帶電的磷酸二酯間鏈則被一個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，堿基通過一個甲基羰基與類肽鏈骨架相連。體外試驗證明，PNA與RNA結合可抑制逆轉錄過程，與雙鏈DNA發生鏈侵入反應后，可有效阻斷限制性內切酶對酶切位點的識別和切割，從而阻斷蛋白的表達。與前兩代ASO相比，PNA具有更強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，在細胞培養液及體內不易降解，半衰期更長；經修飾后具有良好的細胞膜穿透性，其應用前景廣闊。
藥 效 機 理
對反義寡核酸進行某些特定而合適的化學修飾后，其通過一定方式進入細胞，能夠特異性地調控靶基因的表達。其作用機制是：1. 反義寡核苷酸與靶mRNA結合形成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阻止核糖體結合來抑制靶mRNA的翻譯；另外還可以通過封閉剪接位點有選擇的促進蛋白某個可變剪接體的表達，從而糾正錯誤的剪接