新化学修饰提高反义寡核苷酸ASO治疗中枢神经系统疾病的有效性和安全性

　　

影响大脑和脊髓的疾病尤其具有破坏性，寻找新的更有效的方法来治疗这些疾病是研究人员和临床医生的重要目标。来自日本的一个研究小组在最近发表在《 Molecular Therapy Nucleic Acids》杂志上的一项研究报告说，对中枢神经系统(CNS)疾病的现有治疗策略——反义寡核苷酸(ASOs)稍加修饰，就能显著提高其有效性。

反义寡核苷酸(ASOs)是一种合成的短单链核酸，通过碱基配对与靶基因中的互补RNA结合并调节其功能。因此，ASOs具有多种功能，包括减少或调节基因表达、调节剪接和抑制microRNA功能。由于天然寡核苷酸在体内的亲和力和抗性不足，为了增强其与靶RNA的结合亲和力和对核酸酶的抗性，人们开发了各种化学修饰，包括碱基修饰和糖基修饰，以增强抗核酸酶介导降解的稳定性。

越来越多的临床试验证明了几种ASO治疗神经系统疾病的有效性和安全性，多种ASO药物被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于临床。gapmer型ASOs通过RNase H介导的降解来沉默靶基因，是最近开发的一种治疗由有毒蛋白质引起的中枢神经系统疾病的策略，gapmer ASOs能与突变产生致病蛋白的mRNA分子结合以标记将其降解，可大大减轻疾病症状。在一项肌萎缩性侧索硬化症的III期试验中，鞘内给药tofersen(一种gapmerASO)可降低神经退行性变的生物标志物——血浆神经丝L，并显示出阻止功能衰退的趋势，尽管与安慰剂相比没有统计学上的显著改善。虽然FDA加速批准了tofersen，但开发具有高沉默功效和低中枢神经系统毒性的gapmer ASOs，提高中枢神经系统(CNS)的疗效和安全性对于中枢神经系统疾病的治疗至关重要。

东京医科和牙科大学(TMDU)和大阪大学的研究人员发现，在反义寡核苷酸(ASOs)中添加糖基修饰，修改这些分子ASOs的化学成分，既可以增加其降解目标分子的能力，又可以减少治疗的毒副作用。

为了表征含有BNAP-AEO修饰的gapmer ASO，研究人员首先评估了修饰gapmer ASO在不同温度下与靶分子结合的稳定性。然后，他们在脑癌细胞和小鼠中测试了这些修饰的gapmer ASOs阻止致病蛋白质产生的能力。结果非常令人兴奋。携带BNAP-AEO修饰的ASO不仅比不携带BNAP-AEO的ASO对靶标具有更高的结合亲和力，而且在体外诱导更有效的基因沉默，并在小鼠脑内强烈抑制基因表达。此外，用BNAP-AEO修饰gapmerASOs降低了它们在小鼠中的毒副作用，可能是通过改变它们与脑和脊髓细胞表面受体的相互作用。

该研究的主要作者Taiki Matsubayashi说，“我们最近开发了一种名为BNAP-AEO的新化学修饰，虽然携带BNAP-AEO的ASOs被认为是非常有效的，但之前它们的生物功效和毒性尚未得到确认，我们的研究结果强调了含有BNAP-AEO的ASOs能有效沉默靶基因，以及这种修饰在降低中枢神经系统毒性方面的意想不到的作用。”

这项研究提供了一种新的方法来提高gapmerASOs的有效性和安全性，还表明在高温下稳定结合的ASOs并不一定像通常认为的那样更有效。BNAP-AEO化学修饰影响了ASO的其他特征，例如它们定位于哪个细胞区室。