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ASOs药物:从概念到临床应用

2024-12-16 18:07 来源:网络投稿 作者:司马穰苴 阅读量:19580 会员投稿

反义寡核苷酸(ASOs)领域是一个新兴的药物开发领域,自1978年ASOs概念出现,经过20多年的发展,ASOs才被开发成可用于商业用途的药物。

ASOs可以与靶基因配对,通过特异性阻断靶基因的转录或翻译过程来实现基因调控。ASOs药物具有高特异性、高效率、低毒等优点,广泛应用于基因功能研究、药物靶点验证、和肿瘤治疗等领域。

已上市的ASOs药物

ASOs药物:从概念到临床应用

1. ASOs药物主要作用机制

ASO药物根据其作用机制可分为两类:

RNase H导的降解:在这种机制中,RNase H1酶识别并切割RNA-DNA样的异双链结构。为了激活RNase H,ASOs必须包含5到10个连续的脱氧核苷酸,PS连接也能激活RNase H。中心的PS-ODN间隙(8-10个核苷酸)两侧被2′-修饰的核苷酸(如MOE、LNA或cEt)所夹持,这些修饰增加了稳定性和亲和力,形成gapmer结构。PS连接和2′修饰会降低RNase H活性,导致这些反义寡核苷酸变为仅占位寡核苷酸,从而调节剪接。

可变剪接:发生在仅占位的寡核苷酸(如nusinersen和PMO类药物,如eteplirsen、golodirsen、viltolarsen和casimersen)中,这些寡核苷酸与前体mRNA结合并阻止剪接体,诱导外显子包含或跳过。这一机制用于治疗脊髓性肌萎缩症(SMA)和杜氏肌营养不良症(DMD)等疾病。

ASOs药物:从概念到临床应用

ASOs作用机制图

ASOs药物在研发过程中为了确保ASOs药物的疗效和稳定性,可以对其进行ASOs设计、化学修饰等方法,最大限度地提高ASOs药物的疗效,确保其在临床应用中的安全性和长期有效性。

ASOs设计

ASOs的设计是决定其疗效和特异性的核心。设计时主要考虑以下因素:

序列特异性:确保ASOs仅与目标RNA结合,避免与其他基因的非特异性结合。

稳定性与亲和力:优化ASOs的化学结构以提高其在体内的稳定性,避免快速降解,同时增强与靶RNA的结合亲和力。

抗脱靶效应:确保ASOs对非靶RNA的干扰最小化,减少副作用。

ASOs化学修饰

ASOs主要有碱基修饰、糖修饰和linker修饰。不同修饰各自有助于优化ASOs的治疗潜力,可提高ASOs的稳定性、疗效和安全性。

Linker修饰:集中于稳定ASOs的骨架,防止外切酶的降解,改善分子的药代动力学性质。

碱基修饰:影响ASOs与靶RNA的特异性结合,增强亲和力和选择性。

糖修饰:主要通过保护糖骨架不被降解来提高ASOs的稳定性,从而延长其半衰期。

ASOs经过化学修饰之后,大大地提高稳定性、靶向性,减少降解产物,最大限度降低不良反应的可能性,提高 ASOs的整体安全性。

ASOs药物:从概念到临床应用

ASOs化学修饰

2. ASOs药物的临床应用

脊髓性肌萎缩症(SMA)

SMA是由于SMN1基因功能缺失引起的,SMN2基因虽然产生一定量的全长SMN蛋白,但由于外显子7跳过,常常产生短小且不稳定的蛋白。Nusinersen是一种2′-MOE修饰的PS ASO,通过促进SMN2前体mRNA的外显子7包含,从而恢复全长SMN蛋白的产生。

杜氏肌营养不良症(DMD)

DMD是由于基因的突变导致其阅读框破坏,产生提前的终止密码子,导致基因表达中断。Eteplirsen通过与DMD前体mRNA的外显子51结合并使其跳过,从而恢复功能性,但较短的肌营养不良蛋白。同样,golodirsen和viltolarsen通过与外显子53结合,casimersen通过与外显子45结合,促使这些外显子跳过,恢复肌营养不良蛋白的表达。

肌萎缩侧索硬化症(ALS)

ALS也称渐冻症,ALS患者常伴有进行性肌肉无力及消瘦症状,具有局灶性发作并扩散至身体不同区域,常因呼吸肌衰竭致死 。2023年4月,美国FDA加速批准治疗SOD1相关ALS的ASOs药物Tofersen(商品名:Qalsody)上市。Tofersen通过诱导RNase H介导SOD1 mRNA降解,以减少ALS 患者SOD1蛋白的合成,使患者脑脊液SOD1浓度以及血浆中受损神经元释放的神经丝轻链浓度的显著降低,患者呼吸功能和肌肉力量的下降速度得到改善 。

遗传性转甲状腺素蛋白介导的淀粉样变多发性神经病变(ATTRv-PN)

转甲状腺素蛋白(transthyretin,TTR)是一种血浆载体蛋白,可运载甲状腺素和维生素A至全身各个组织和细胞。ATTRv-PN是一种TTR突变引起的以周围神经损害为主的多系统疾病,其特征是TT不稳定性水解、错误折叠并引起淀粉样蛋白原纤维在细胞外沉积导致细胞被破坏,进而引起周围神经系统为主的损害,干扰组织的正常功能。Eplontersen通过3 个N-乙酰半乳糖胺(Nacetylgalactosamine,GalNAc)配体靶向肝脏组织,与野生型及突变型TTR mRNA结合并诱导RNase H介导其降解以减少循环TTR蛋白,从而降低患者淀粉样蛋白的沉积水平。

3. 泓迅生物ASOs合成服务

泓迅生物建立了符合ISO9001和ISO13485质量管理要求的生产车间,拥有标准的生产流程,精湛的合成及纯化工艺。合成的ASOs均严格执行QC检测标准,通过HPLC纯度检测,以确保高质量的ASOs产品输出。

ASOs药物:从概念到临床应用

服务优势

●丰富的修饰类型

●μg-g合成规格

●HPLC和LC-Mass分析

参考文献

1. Kim Yeonjoon. Drug Discovery Perspectives of Antisense Oligonucleotides[J]. Biomolecules & Therapeutics,2023,31(3):241-252. doi:10.4062/biomolther.2023.001

2. Echevarría Lucía, Aupy Philippine, Goyenvalle Aurélie. Exon-skipping advances for Duchenne muscular dystrophy[J]. Human Molecular Genetics,2018,27(R2):R163-R172. doi:10.1093/hmg/ddy171

3. 胡祎瑄, 周子凯. 反义寡核苷酸药物在神经系统疾病治疗中的研究与应用[J]. 中国医药导刊,2024,(04):30-37.

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