Российские и британские ученые исследовали безопасность и эффективность новых химических модификаций для антисмысловых олигонуклеотидов, используемых в лечении спинальной мышечной атрофии. Новые результаты могут способствовать разработке менее токсичных препаратов с более продолжительным действием. Работа опубликована в журнале Nucleic Acid Therapeutics.
Антисмысловые олигонуклеотиды — это одноцепочечные химически модифицированные фрагменты ДНК, нацеленные на пре-мРНК — предшественников матриц, с которых синтезируется белок. Антисмысловые олигонуклеотиды приводят либо к разрушению мРНК, либо к нарушению процесса сплайсинга — вырезания некодирующих фрагментов из пре-мРНК. Их используют в борьбе с моногенными заболеваниями, возникающими из-за проблем с одним геном и белком. К таким болезням относится спинальная мышечная атрофия (СМА), при которой нарушается активность белка, кодирующегося геном SMN1. Хотя в геноме человека есть почти точная его копия, SMN2, при синтезе мРНК с этого гена не хватает одного фрагмента, необходимого для функционирующего белка.
Чтобы помочь клеткам организма использовать SMN2 вместо SMN1, антисмысловой олигонуклеотид может вмешаться в процесс сплайсинга так, чтобы мРНК содержала нужный фрагмент. Так работает нусинерсен, клинически одобренный антисмысловой олигонуклеотид против СМА. Ученые из Центра наук о жизни Сколтеха и их коллеги из России и Великобритании исследовали альтернативы для тиофосфатных групп в олигонуклеотидах, переключающих сплайсинг мРНК.
«Тиофосфатная группа — ключевая химическая модификация нуклеиновых кислот, предложенная немецким химиком Фрицем Экштайном в конце 1960-х годов, присутствует почти во всех олигонуклеотидных препаратах, одобренных на данный момент. Тиофосфаты улучшают стабильность, фармакодинамику и фармакокинетику олигонуклеотидов, но обладают заметной токсичностью, что ограничивает применение таких препаратов. В последние 30 лет было разработано много альтернатив, но мы считаем, что метансульфонилфосфамиды превосходят другие модификации как компоненты терапевтических олигонуклеотидов, — рассказывает соавтор исследования Тимофей Зацепин. — Кажется, что такая группа должна серьезно препятствовать любым внутриклеточным взаимодействиям. Однако наши новосибирские коллеги под руководством Дмитрия Стеценко ранее показали, что µ-олигонуклеотиды гораздо менее токсичны, чем олигонуклеотиды с тиофосфатными группами. В то же время комбинации µ-олигонуклеотидов и ДНК оказываются хорошим субстратом для РНКазы H — ключевого фермента для деградации мРНК через антисмысловой механизм».
Исследователи проверили, можно ли использовать такие модификации для создания олигонуклеотидов с более длительным действием. Для применения нусинерсена необходимо делать несколько уколов в позвоночный канал в год, так что уменьшение частоты уколов может значительно улучшить качество жизни пациентов с СМА.
Активность новых антисмысловых олигонуклеотидов была протестирована in vitro на фибробластах пациентов с СМА и in vivo на лабораторных мышах. Оказалось, что µ-олигонуклеотиды были активными in vitro, в то время как in vivo их эффективность была ниже эффективности нусинерсена. Так как они более стабильны и менее токсичны, ученые считают, что µ-олигонуклеотиды в более высоких дозах могут давать такую же эффективность с более продолжительным действием.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
