Gapmer
oligonukleotydowe DNA z segmentami podobnymi do RNA po obu stronach sekwencji. Te liniowe fragmenty informacji genetycznej mają na celu hybrydyzację z docelowym fragmentem RNA i wyciszenie genu poprzez indukcję rozszczepienia RNazy H. Wiązanie gapmeru z celem ma większe powinowactwo ze względu na zmodyfikowane regiony flankujące RNA , a także odporność na degradację przez nukleazy. Gapmery są obecnie opracowywane jako leki na różne nowotwory, wirusy i inne przewlekłe choroby genetyczne.
Struktura chemiczna
Gapmery składają się z krótkich nici DNA otoczonych przez nici naśladujące RNA. Mimetyki zazwyczaj składają się z zablokowanych kwasów nukleinowych (LNA), 2'-OMe lub zmodyfikowanych zasad 2'-F. Sekwencje LNA są analogami RNA „zablokowanymi” w idealnej par zasad Watsona-Cricka . Gapmery często wykorzystują nukleotydy zmodyfikowane grupami tiofosforanowymi (PS).
Mechanizm akcji
Mechanizm terapeutycznego wyciszania genów opiera się na degradacji poprzez działanie RNazy H. Prawie wszystkie organizmy wykorzystują tę rodzinę enzymów do degradacji hybryd DNA-RNA w celu obrony przed infekcją wirusową. W syntezie białek DNA jest najpierw transkrybowane na mRNA, a następnie tłumaczone na sekwencję aminokwasową. Gapmery wykorzystują tę ścieżkę biologiczną, wiążąc się z mRNA . U ludzi dupleks DNA-mRNA typu gapmer jest degradowany przez RNazę H1. Degradacja mRNA uniemożliwia syntezę białek
Zalety
Struktura chemiczna gapmeru ma na celu zwiększenie odporności na degradację nukleazy i zwiększenie stabilności in vivo. LNA, zmodyfikowane zasady 2'-OMe lub 2'-F są chemicznymi analogami naturalnych kwasów nukleinowych RNA . Modyfikacje te pozwalają na zwiększenie oporności na nukleazy, zmniejszenie immunogenności i zmniejszenie toksyczności. Gapmery mogą również mieć wysokie powinowactwo wiązania z docelowym mRNA. To wysokie powinowactwo wiązania zmniejsza efekty poza celem, niespecyficzne wiązanie i niepożądane wyciszanie genów
Lecznictwo
Mipomersen (Kynamro)
Kynamro został zatwierdzony przez FDA w styczniu 2013 r. do leczenia homozygotycznej rodzinnej hipercholesterolemii (HoFH). Lek, opracowany przez Ionis Pharmaceuticals i sprzedawany przez Genzyme Corporation, jest podawany poprzez wstrzyknięcie podskórne w postaci mipomersenu . Struktura chemiczna składa się z 20-nukleotydowego (20-merowego) łańcucha z modyfikacjami szkieletu fosforotionianowego (PS) i podstawieniami 2'-O-metoksyetylowymi (MOE) rybozą. Kynamro celuje w produkt mRNA genu APOB, który koduje Apolipoproteina B-100 , składnik lipoprotein o małej gęstości (LDL). Wiązanie mipomersenu z mRNA APOB skutecznie blokuje translację ApoB-100, a hybryda gapmer-RNA jest następnie degradowana przez enzym RNazę H. Zgłasza się, że okres półtrwania w fazie eliminacji produktu Kynamro wynosi około 1–2 miesięcy
Inotersen (Tegsedi)
Tegsedi, opracowany i sprzedawany przez Ionis Pharmaceuticals, został zatwierdzony przez FDA w październiku 2018 r. do leczenia dziedzicznej amyloidozy transtyretynowej (hATTR). Struktura chemiczna to 20-merowy oligonukleotyd z modyfikacjami szkieletu PS i podstawieniami rybozy 2'-MOE. Tegsedi w postaci inotersenu sodowego podaje się podskórnie w odstępach tygodniowych. Inotersen wiąże się z mRNA kodującym transtyretynę białko, które blokuje translację mRNA i rekrutuje enzymy RNazy do degradacji hybrydy gapmer-RNA. To skutecznie zmniejsza poziom transtyretyny w surowicy krwi, która, jak wykazano, leczy objawy polineuropatii u pacjentów z hATTR
Bezpieczeństwo
Gapmerowe antysensowne oligonukleotydy (ASO) mogą potencjalnie powodować niezamierzone, niecelowe efekty. Te efekty poza celem są wytwarzane, gdy gapmer wiąże się z mRNA z wystarczającym stopniem komplementarności do docelowego mRNA, blokując lub zmniejszając translację niezamierzonych białek. Funkcjonalne konsekwencje efektów niedocelowych gapmeru mogą się znacznie różnić, w zależności od dotkniętych białek i zakresu regulacji w dół. Leki oparte na gapmerze mogą również powodować skutki uboczne. Na przykład wykazano, że Kynamro wywołuje reakcje w miejscu wstrzyknięcia, nudności, bóle głowy, objawy grypopodobne i reakcje hepatotoksyczne. Skutki uboczne Inotersen obejmują małopłytkowość, zapalenie kłębuszków nerkowych, reakcje w miejscu wstrzyknięcia, nudności, ból głowy, zmęczenie i gorączkę