Проверено Эмили Хендерсон, бакалавр наук 16 октября 2020 года

РНК-интерференция – это механизм регуляции генов, при котором экспрессия конкретных генов подавляется эндогенными микроРНК или малыми интерферирующими РНК (миРНК). Хотя миРНК обладают широким потенциалом для терапии подавления генов, их нестабильность является одной из трудностей при разработке агентов на основе миРНК.

Чтобы улучшить их стабильность, большинство разработанных препаратов на основе siRNA химически модифицированы в их нуклеотидах или фосфодиэфирных связях. Однако химическая модификация не является идеальной стратегией для стабилизации siRNA, потому что обширная модификация может прервать активность siRNA по подавлению гена, а также вызвать цитотоксичность.

siRNAs состоят из олигонуклеотидных дуплексов из 21-23 оснований и образуют спиральную структуру A-формы, в которой большие бороздки обладают сильно отрицательным потенциалом, поэтому ожидается, что катионные молекулы, которые могут связываться с большими бороздками, стабилизируют дуплексы РНК и защищают их против расщепления в жидкости организма. Основываясь на этой идее, химики-органики из Токийского научного университета недавно синтезировали искусственный катионный олигосахарид, олигодиаминогалактозу 4-мер (ODAGal4), который может преимущественно связываться с большими бороздками дуплексов РНК для стабилизации siRNA (Iwata, RI. Et al. Org. Biomol. Chem. Https: / / doi. org / 10. 1039 / c6ob02690g (2017)).

Ацуши Ирие и его коллега из Токийского столичного института медицинских наук в сотрудничестве с командой Токийского университета науки разработали новую стратегию стабилизации siRNA с использованием ODAGal4 в сочетании с фосфоротиоатной модификацией РНК. В исследовании, опубликованном в Интернете 9 сентября в Scientific Reports исследователи доказали, что ODAGal4 сильно увеличивает биологическую и термическую стабильность миРНК in vitro.

Исследователи показывают, что ODAGal4 обладает несколькими уникальными характеристиками для стабилизации миРНК. Во-первых, ODAGal4 может улучшать стабильность различных миРНК независимо от нуклеотидной последовательности, поскольку ODAGal4 связывается с фосфодиэфирными связями дуплексов РНК, но не с азотистыми основаниями нуклеотидов. Кроме того, что важно, ODAGal4 не нарушает генной активности любых siRNAs. Этот характер ODAGal4 резко контрастирует с характеристиками известных химических модификаций, которые могут прерывать активность siRNAs по подавлению гена. ODAGal4, таким образом, имеет большой потенциал для стабилизации siRNA, будучи широко применимым к различным препаратам на основе siRNA.

Во-вторых, влияние ODAGal4 на стабилизацию миРНК дополнительно усиливается химической модификацией миРНК; в частности, ODAGal4 заметно улучшает стабильность РНК с фосфоротиоатными связями. Это улучшение стабильности siPHK превосходит то, что наблюдается для других химических модификаций (например, 2'-O-метил, заблокированная нуклеиновая кислота и 2'-дезокси-2'-фторнуклеотиды), что позволяет предположить, что ODAGal4 в сочетании с фосфоротиоатной модификацией очень эффективен для стабилизирующие миРНК.

Наконец, еще одним поразительным свойством ODAGal4 является его специфичность связывания с дуплексами РНК; ODAGal4 связывается со спиралью РНК А-формы, но не со спиралью ДНК В-формы или одноцепочечной РНК / ДНК. Хотя для стабилизации нуклеотидов были разработаны различные системы доставки генов, состоящие из катионных полимеров, молекулярные структуры полимеров не предназначены для специфического связывания с нуклеотидами.

Связывание полимеров с нуклеотидами зависит от ионного взаимодействия между ними, и, таким образом, поликатионные комплексы склонны вызывать цитотоксичность из-за неспецифического связывания полимеров с другими биомолекулами. В отличие от этого, ODAGal4 ускользает от цитотоксичности из-за его ограниченного связывания с высоким сродством с дуплексами РНК.

Нашей целью будет применение ODAGal4 для агентов на основе siRNA. Хотя мы должны изучить эксперименты in vivo, чтобы подтвердить и расширить наши результаты, мы подчеркиваем, что ODAGal4 имеет большое преимущество в улучшении стабильности миРНК и имеет потенциал для снижения общей дозы и частоты введения препаратов на основе миРНК в будущем ».

Ацуши Ириэ, Токийский столичный институт медицинских наук