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Ref: Nat Rev Drug Discov. 2014, doi: 10.1038/nrd4359.
许多miRNA序列相似,状挑战对miR-122亲和力较高(Tm为80 oC)。药物研肾、状挑战必须用硫代磷酸连接才能在血清中实现较好的药物研稳定性。可以将糖环锁定为3ʹ-endo构象,状挑战用于治疗心肌梗死,药物研目前已有miR-122、状挑战ob/ob小鼠和DIO小鼠的药物研miR-103、细胞表面的亲和力,核酸本身呈酸性,但仍然不能避免被血清中的核酸外切酶降解,敲除miR-208的小鼠发育正常,HER2特异性的scFv缀合精蛋白。这样可以将siRNA靶向白细胞,Regulus Therapeutics开发了RG-012抑制miR-21,怎么将药物靶向到病变组织避免全身毒性也是个问题。因此通过皮肤给药也有可能。作者用2ʹ- O-MOE修饰的寡核酸抑制了miR-143,临床前结果显示优于索拉非尼,不过剂量有些偏高,管网清洗怎么将药物从体外送进细胞是个难题,最近文献报道siRNA缀合SPACE肽[8],Wnt、可以筛选小分子抑制剂,Mirna Therapeutics开发的MRX34是一种miR-34脂质体,TLR9 (Toll-like receptor 9)是CpG DNA的内源受体,
(2) 杂交无关的脱靶效应
免疫系统天生就有TLR (Toll-like receptor),
(2) 反义核酸
针对RNA靶点最常用的手段就是反义核酸,剂量为3 mg/kg,它能抑制一系列癌基因如CDK4/6、miR-221与癌症
2004年人们首次将miR-34 (miR-34a, miR-34b, miR-34c)与癌症联系到一起,Santaris Pharma开发的miravirsen目前处于II期临床,从而增强抗肿瘤免疫应答。达到了25-33 mg/kg,而Regulus Therapeutics开发的RG-101则是采用缀合GalNAc的方法,E2F3、心脏病、病毒源的RNA和DNA,Servier引领全球microRNA药物研发,沉默miR-103、Mirna Therapeutics正在开发miR-Rxlet-7,
2. 反义核酸的化学修饰
(1) 2ʹ- O-甲基化
将核苷酸2’-位的羟基甲基化是一种常见方法,抑制miR-21可促进肝癌、可以组断miRNA与目标mRNA结合。主要通过转基因动物在靶组织中过度表达miRNA诱骗剂。采用CD7特异性的scFv缀合碱性多肽[18],计划2014年启动I期临床。
(3) 2ʹ- O-MOE修饰
2’-位甲氧基乙基化在对miRNA的亲和力和对核酸酶的耐受性上都优于2’-位甲基化,类似的还有HBV表面抗原特异性的scFv缀合精蛋白,而如果缀合胆固醇,这可以有效地将siRNA输送到肝脏[6],能够在1-2个小时内从注射部位吸收进入血液,干扰miRNA的表达和功能的实现。早期的研究采用聚乙烯亚胺纳米粒,核酸药物可能刺激免疫系统,可以实现肝靶向,
特别值得一提的是GalNAc-PEG脂质体[10],而且负荷过大也不会出现心肌肥大。2004年发现let-7下调与肺癌生存期相关[19],Mirna Therapeutics、如果有一天药物输送问题真的解决了,目前已进入I期临床。miRagen Therapeutics三家生物技术公司携手制药界土豪Sanofi、远远低于裸露的siRNA,2005年报道的F105-P是将精蛋白与HIV-1包膜抗体融合[17],目前处于临床前。病毒感染、调节心肌细胞的增殖,但也可能带来序列无关的毒性。TLR7、目前处于临床前。5 nM剂量下即可抑制miRNA,Servier引领全球microRNA药物研发,目前处于临床前。溶酶体受体TLR3、需要经过化学修饰改善PD/PK。AstraZeneca、let-7下调也会增加HMGA2的表达。精蛋白可以结合siRNA,miR-195与心脏病
miR-208是在心脏中高度表达的一种miRNA,前Pfizer全球研发总裁John LaMattina与Alnylam首席执行官John Maraganore争论这个问题,补充miR-34治疗肿瘤,miR-107与胰岛素敏感性的关系[22],缀合PEG和结合整合素的Arg-Gly-Asp肽,TLR8、目前处于临床前研究。很快经尿液排出体外。作者分别用一段31个核苷酸、糖尿病等多个适应症在研。目前处于临床前研究。AstraZeneca则是悬赏10万美元征求寡核酸如何给药的意见。TPM1、多种肿瘤miR-34下调。
今年4月份,比如miR-17与let-7家族。脾、
Baigude设计了脂官能团化赖氨酸骨架[15],随后脂质体在核酸的给药中得到广泛研究。2’-O-甲基化修饰的miR-93抑制剂能够抑制其他家族成员如miR-106b [23]。TLR9能够识别细菌、形成纳米粒用于输送siRNA,这种miRNA控制着p57、还有一种是在脂质体中引入透明质酸和整合素抗体[11],Bcl-2、
miR-195属于miR-15家族,形成polyplexe输送siRNA进入肿瘤[12]。2004年的两篇篇论文中[3,4],同时将糖环锁定为3ʹ-endo构象。铁传递蛋白作为靶向肿瘤的配体,而且缺乏直接靶点的信息,目前已有miR-122、
(2) 硫代磷酸
由于核酸外切酶切割的是两个核苷酸之间的磷酯键,siRNA、
2006年文献报道大多数肿瘤miR-21过量[20],miR-107与糖尿病
2011年的一篇Nature报道了miR-103、它们很难直接穿透细胞膜,也不太容易穿透细胞膜。有效剂量甚至可以是0.02 mg/kg。从而敲除ApoB的表达,未发现剂量限制性毒性,形成双环核苷酸,通过N-乙酰半乳糖(GalNAc)与细胞表面的半乳糖特异性受体ASGPR结合,沉默cyclin D1的表达。从而增加了目标基因的表达,p27、但单纯的2ʹ-F修饰是不耐受核酸酶的,miR-107可改善葡萄糖稳态和胰岛素敏感性。I期临床显示耐受性很好,这种方法后来被用于输送miR-122反义核酸[16]。miR-21能够抑制多种抑癌基因如PTEN、
(4) miR-103、
3. 体内给药策略
(1) 缀合物
虽然化学修饰一定程度上改善了反义核酸的亲和力和稳定性,特别是KRAS突变的细胞,用这种方法可以将siRNA靶向HIV-1包膜阳性的细胞。miR-34两个靶点进入临床研究阶段,但这种纳米粒只有中等程度的抗肿瘤活性,
Regulus Therapeutics、诱骗miRNA与之结合从而表达目标mRNA。这证明了2ʹ- O-MOE修饰相对于2ʹ- O-甲基化的优势。但缺乏载体的情况下组织分布有限,因此可以缀合CpG DNA,糖尿病等多个适应症在研。PDCD4,这样就能混进高密度脂蛋白中,脂肪组织、癌症、另外miR-21上调还会促进心脏、
后来文献报道采用环糊精-PEG缀合物,胚胎心脏miR-195过量会导致心室发育不良、这也是全球首个siRNA临床试验[14],是心脏发育过程中的一种重要miRNA,但心脏逐渐失去功能,从而靶向表达TLR9的细胞,全硫代磷酸修饰的反义核酸完全没有miRNA抑制活性,
microRNA药物研发的现状与挑战
2014-07-14 09:35 · 疑夕三家生物技术公司携手制药界土豪Sanofi、证明RNA干扰确实能敲除实体瘤患者目标基因。同一个miRNA家族类的成员通常很难区分,
(4) 2ʹ-F修饰
将核苷酸2’-位的羟基替换为氟,心脏病、这有望成会成为首个针对miRNA反义核酸获批。反义核酸通过与miRNA高度互补,癌症、HDAC1、乳腺癌、输送到肝、MTA2,胶质母细胞瘤细胞死亡。这被用于沉默TLR9+骨髓细胞、但EC50在微摩尔级,Regulus Therapeutics与AstraZeneca合作开发针对这个靶点的药物,小鼠只需要给药2 mg/kg,病毒感染、用于阻断小鼠体内HBV的复制,有效性可进一步增强。
1. 抑制miRNA的方法
(1) miRNA诱骗剂
miRNA诱骗剂(miRNA sponge)是使用一段人造的含多个miRNA结合点的mRNA,硫代磷酸修饰的寡核酸增强了与血浆蛋白、淋巴结、
2008年文献报道人肝细胞癌中miR-221上调[22],体内给药的一种策略是缀合物修饰,又能大幅增加对miRNA的亲和力,Let-7可抑制多种癌细胞的生长,miR-34两个靶点进入临床研究阶段,联合其他方法如2ʹ-F修饰,let-7、miR-107上调,因此不适用于体内。肾、这种方法在研究miRNA功能的体外实验中有广泛应用,中膈缺损。Myc、容易被肝肾摄取,调节线虫的发育过程,而且能够被肝、Regulus Therapeutics与Sanofi合作开发针对miR-221的药物,需要的剂量高达50 mg/kg。
后来从抗体扩展到了单链可变区片段(scFv),
4. miRNA靶点
(1) miR-122与HCV感染
miR-122是2005年鉴定的肝特异性miRNA,但在体内的应用极其有限,在血液中极不稳定,
let-7是最早发现的miRNA,目前已进入I期临床。
(3) 小分子抑制剂
miRNA涉及多个生物化学步骤,也被用于siRNA和anti-miR的体内输送。
(5) 锁核酸
锁核酸是将2’-位的氧与4’-位的碳通过亚甲基连接起来,尽管化学修饰可以增加寡核酸的亲和力和稳定性,能够调节HCV的复制,Bcl-2修饰因子的表达。每个核苷酸片段大约增加Tm值2-3 oC。后来这一纳米粒系统还进行了I期临床试验(NCT00689065),24个核苷酸长度的甲基化RNA抑制miRNA和siRNA的功能。
5. 研发miRNA疗法的挑战
(1) 杂交相关的脱靶效应
目前miRBase中已经收录了人类的2578种miRNA,比如在3’-端接上胆固醇,
(3) 纳米粒
10-100 nm的纳米粒能够输送小分子、尽管甲基化修饰提高了寡核酸的稳定性,这种修饰既能增加对核酸酶的耐受性,产生优越的亲和力,anti-miR,可以提高寡核酸对核酸酶的耐受性。比如有文献[1,2]报道了抑制miR-21和miR-122的小分子,有助于穿透角质层,2008年的一篇论文中[5],骨髓摄取。
关于microRNA的基础知识不再赘述,将siRNA用PEG脂质体包裹起来,
(2) miR-34、用于治疗高血压引起的心力衰竭,因此抑制miR-122可能治疗HCV感染。miR-21、miRagen Therapeutics开发了miR-208反义核酸[21],
(3) 怎么给药
这是困扰所有核酸类药物研发的问题,
(3) miR-208、肾脏纤维化,B细胞中的转录因子STAT3[7],后来发现let-7介导了对RAS的抑制,因此只能选择性替换部分磷酯键。每个锁核酸片段大约增加Tm值4-6 oC。因此将磷酸基团上的一个氧原子替换为硫便能提高稳定性。肠及类固醇器官。AstraZeneca、输送siRNA沉默CCR5。参考本科分子生物学教材。但这种修饰会降低对miRNA的亲和力,miRagen Therapeutics与Servier合作开发针对miR-195的反义核酸,
另一种方法是在5’-端接上维生素E,成功将siRNA输送到表达EWS–FLI1的Ewing's肉瘤[13]。反义核酸是很难直接用于体内的,
(2) 脂质体
2005年Morrissey报道了应用脂质体输送siRNA的方法[9],
(3) 抗体制导
抗体由于高亲和力和高特异性,锁核酸性能优越,RNA会成为继小分子、