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1、化学修饰小干扰RNA作为治疗药物的研究进展国际药学研究杂志20o9年8月第36卷第4期?291?幸?{?争?夺?夺?幸?编译争?夺?牵?串?争?争?化学修饰小干扰RNA作为治疗药物的研究进展毕煌垒,何军林(军事医学科学院毒物药物研究所,北京10o850)摘要:化学修饰为小干扰RNA(siRNA)治疗面临的诸多挑战提供了解决方法.此综述考察现有的各种siRNA修饰方法,包括RNA和双链siRNA结构的各个方面.然后考察化学修饰siRNA的应用,重点关注其作用的专一性(消除免疫反应和杂交依赖性的脱靶作用)和转运方法,同时对酶稳定
2、性和效价也进行了讨论.关键词:siRNA;化学,药物;药物设计;治疗应用中图分类号:R916文献标识码:A文章编号:1674—D440(2009)o4_()291_()51引言基于天然长双链RNA分子和合成的短双链RNA分子的RNA干扰(RNAi)效应,在短短数年中,广泛开展了对RNAi的效应分子小干扰RNA(siRNA)的治疗应用研究.但是,siRNA双链并不是理想的药物分子.RNA分子对血浆中的外切核酸酶和内切核酸酶高度不稳定,导致其血浆半衰期极短暂;其聚阴离子性质使其不易穿过细胞膜;同时由于这种电荷密度导致其充分的水化
3、作用,不易与白蛋白和其他血浆蛋白相互作用而被迅速清除;未修饰的寡核苷酸的组织分布有限;它通过刺激免疫系统或者进入其他内源性的基因调控通路,可以产生脱靶效应.为了解决这些问题,已提出了各种各样的化学修饰方法.本文通过考察siRNA双螺旋的修饰原则,简要归类列举了几种可以修饰siRNA的方法.并对推动siRNA进入临床试验的方法进行综述,包括化学修饰用于提高效价,血浆稳定性,专一性和转运.大多数情况下,人们简单地假定siRNA双螺旋的化学修饰不会影响RNAi的机制,已有的研究工作也证明了这一点.修饰siRNA切割mRNA的位点处
4、在反义链的第10个和l1个碱基之间(从5端收稿日期:2oo93.24作者简介:毕煌垒,男,在读硕士研究生,研究方向:核酸药物化学,1:OlO-66931644,E—mail:2O83745@l63.c0m通讯作者:何军林,女,副研究员,研究方向:核酸药物化学,Tel:Ol0_6693l644数起),此现象与未修饰的双螺旋一致.然而,原则上,需要对每种新修饰方法进行确证.2对siRNA的化学修饰siRNA双螺旋的修饰方法已经有很多.然而其中一些文献所报道的结果互相矛盾,在一个系统中可行而在另一个系统中不可行.因此还需要花很多时
5、问寻找高效和通用的修饰方法.同时,有多种选择又是一个有利的条件,可以从中找到一种不影响siRNA效价的修饰方法.2.1核糖修饰核糖上的修饰最为广泛,因为2一0H不是活性siRNA所必需的.RNA的2一D.甲基化可以提高结合亲和力和抗核酸酶的稳定性,并且在双螺旋中有很好的相容性,这些优点使其成为应用最为广泛的修饰之一.但是,双螺旋任意一条链上有大量的此种修饰会明显降低沉默活性,也有人发现完全修饰的正义链是有活性的.一般来说,在siRNA双螺旋中不能容纳在2一位的较大量基团修饰,只能在末端少量引入.2一D一甲氧乙基修饰已经用于一
6、个siRNA的3端突出和正义链上,但不适用于反义链.2.0.烯丙基修饰除了可以应用在3端突出外,其他大部分位点修饰都会引起活性降低.siRNA双链上70%的2一OH被随机替换为2,4一二硝基苯基醚可以改善其诸多性质,如高亲和性,抗核酸酶稳定性和效价.2一F—RNA在正义链和反义链上的部分取代都是可以耐受的,有些全取代的siRNA同样具有活r,mZ0厂把r,m砌mZ血r,mce￡oZe0rc2009Aug;36(4)性.此外,2一F—RNA修饰还大大提高siRNA的血浆稳定性,改善双螺旋的结合亲和性.改变2.F.RNA的氟原子
7、的立体化学得到2.F.ANA,它在siRNA双螺旋中也有很好的耐受性,包括对正义链的全修饰和反义链的部分修饰,它的引入也带来高亲和性和抗核酸酶稳定性.DNA本身也是一种修饰,在它的2一位没有电负性取代基,这种"修饰"同样可以被siRNA双螺旋所接受,在3一突出端,或者碱基配对区域.全部用DNA嘌呤和2一F—RNA嘧啶修饰的反义链有沉默活性.对反义链5端的8个碱基区域用dsDNA进行替换有沉默活性,并可降低脱靶效应.糖环氧也可修饰,4Js—RNA具有高亲和性,而且对核酸酶的稳定性大大提高.它在siRNA双螺旋末端有很好的耐受性
8、.在2条链末端用4S—RNA和2.O.甲基,2.O.甲氧乙基组合修饰显示出很好的效果和血浆稳定性.对2一和4一位进行修饰的4S-FANA插入到2条链的各个位置也显示出siRNA活性.但它的较低亲和性只允许少量插入双螺旋.LNA修饰同样也应用于siRNA修饰,其构象的刚性特点显着增强了其亲和
