RNA 靶向药物|设计策略与生产工艺优化
在实际应用中,核糖2’端的修饰与RNase H活性不兼容,这意味着它们通常用于空间位阻型的ASO或用于Gapmer ASO的侧翼序列(如Mipomersen、Inotersen 在侧翼序列中引入了2’-MOE修饰)。
此外,2’-MOE修饰通常不被纳入siRNA设计中, Ago2的结构要求限制了可以使用的化学修饰类型,2’-MOE被证明对RNase H活性 的ASO非常有用,但不支持与Ago2结合的siRNA。
5’端核酸碱基修饰策略5’-Methylcytidine(甲基胞苷)与5’-Methyluridine(甲 基尿苷)修饰可以提高药物与靶mRNA的结合能力,降低免疫原性,但仅用于杂环修饰。嘧啶甲基化可提高每一修饰的寡核苷酸熔解温度约0.5℃,提高药物与靶 mRNA的结合能力和稳定性,通常被应用于ASO药物中(如Ionis制药公司正在开发的ASO药物均有所使用)。
核糖骨架修饰策略寡核苷酸的磷酸二酯键可被硫代磷酸(PS)键所替代,即 核苷酸间磷酸基的一个非桥接氧原子被硫取代,已经被广泛应用于RNA靶向药物的开发。
PS核糖骨架是一种非常有效的修饰,具有核酸酶抗性和促进与血浆蛋白质结 合的双重作用,从而减少肾脏清除率,增加药物的体内循环时间、改善药物的药代 动力学,药物的清除半衰期提升至1-3天。PS核糖骨架支持多种作用机制的RNA靶向药物,尤其在Gapmer ASO和 GalNAc siRNAs应用中效率较高。
PS核糖骨架修饰在ASO设计中易于耐受,且不破 坏RNase H活性,大部分已经上市的ASO药物中均有使用,在系统性给药后可被大 多数细胞吸收,不需要靶向配体。相比之下,在每个连锁位点上都含有PS修饰的 siRNA活性低于等效磷酸二酯(PO)siRNA,因此如果含有PS修饰的siRNA通常只 在末端被修饰(如已获批上市的Patisran)。
在RNA靶向药物中增加使用PS修饰的一个缺点是,每个PS修饰都会引入一个 具有两种可能手性取向的立体中心,因此具有n个PS修饰的寡核苷酸是2n个外消旋 体的混合物。