RNA Therapeutika

In den letzten Jahrzehnten haben RNA-basierte Therapeutika an Bedeutung gewonnen. Insbesondere bei Krankheiten mit genetischen Ursachen bieten Oligonukleotidketten einen vielversprechenden Therapieansatz - oft den ersten überhaupt. Gegenwärtig gibt es zwei Hauptansätze, die auf RNA abzielen: doppelsträngige RNA-vermittelte Interferenz (RNAi) und Antisense-Oligonukleotide (ASO). Beide Ansätze befinden sich derzeit in der klinischen Erprobung für die gezielte Bekämpfung von RNAs, die an verschiedenen Krankheiten wie Krebs und neurodegenerativen Erkrankungen beteiligt sind. antibodies-online kann Sie bei der Entwicklung von RNA-basierten Therapeutika unterstützen.

Herausforderungen in der Produktion von Therapeutika

Aufgrund seiner Sequenzspezifität kann ein Oligo-Therapeutikum im Prinzip gegen jede mRNA und damit gegen jede durch Gen-Knockdown behandelbare Krankheit eingesetzt werden. Der Einsatz von Oligos birgt jedoch auch potenzielle Hindernisse, wie den vergleichsweise schnellen Abbau der RNA im Blutkreislauf und die gezielte Aufnahme des Therapeutikums - vorzugsweise in kranke Zellen oder Gewebe eines Organismus.

Die Entwicklung der medizinischen Chemie von Oligonukleotiden hat entscheidend dazu beigetragen, dass sich die Leistung von ASOs in der Klinik stetig verbessert hat. ASOs sind oligomer und bestehen aus Nukleotidanaloga. Da ASOs so gestaltet werden können, dass sie durch eine Vielzahl von Post-RNA-Bindungsmechanismen wirken, wurden zahlreiche Designs bewertet. Da neue molekulare Wirkmechanismen identifiziert werden und neue Erkenntnisse über die molekularen Mechanismen der Verteilung, der zellulären Aufnahme und subzellulären Verteilung sowie verschiedene Toxizitäten berichtet werden, werden die Designs zunehmend komplexer.

Oligonukleotid-Medizinische Chemie: Modifikationen und ihre Vorteile

Die Phosphorothioat-Modifikation (PS) wird in allen wichtigen ASO-Klassen und allen chemisch modifizierten siRNAs verwendet. Der Ersatz eines nicht verbrückenden Sauerstoffs durch einen Schwefel verändert die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Phosphats in bedeutender Weise. Da das Schwefelatom doppelt so groß ist wie das Sauerstoffatom, unterscheiden sich die Ladungsverteilung, die Bindungswinkel und die Streckung der PS-Bindungen erheblich von den Phosphodiester-Bindungen (PO). Die Schwefelsubstitution verteilt die Ladung und macht das Phosphat "lipophiler", was die Bindung an Proteine erleichtert. Bei Proteinen, die PS-Anteile zur Bindung von ASOs benötigen, liegt die Mindestanzahl dieser Modifikation, die für sinnvolle Proteininteraktionen erforderlich ist, im Allgemeinen bei 10. Die durch PS-Substitutionen ermöglichte verstärkte Proteinbindung ist von entscheidender Bedeutung, da die Proteinbindung von ss-PS-ASOs eine entscheidende Rolle bei der Absorption, Verteilung, zellulären Aufnahme, intrazellulären Verteilung, Aktivität und Toxizität von PS-ASOs spielt.

Modifikationen an der 2′-Position des Riboseringes werden üblicherweise verwendet, um die Stabilität von Oligonukleotiden zu erhöhen und die Resistenz gegen Nuklease-Aktivität in vivo zu verbessern. RNA-Oligonukleotide, die unter Verwendung von 2′-MOE-Modifikationen, den so genannten Phosphoramiditen, synthetisiert wurden, sind nachweislich nuklease-resistenter, weisen eine geringere Toxizität und eine leicht erhöhte Hybridisierungsaffinität auf und eignen sich daher gut für therapeutische In-vivo-Anwendungen wie ASO, siRNA und Aptamere. 2'-O-methylnucleotides bieten Vorteile aufgrund ihrer kinetischen und schmelzenden Eigenschaften. 2'-O-Methyl Oligoribonukleotid-Sonden binden sich schneller und mit viel höheren Schmelztemperaturen (Tm) bei verschiedenen Sondenlängen an RNA-Ziele. Aufgrund ihrer stark erhöhten Tm, wenn sie an RNA gebunden sind, können 2'-O-Methyl-Oligoribonukleotid-Sonden effizient an doppelsträngige Regionen von strukturierten RNA-Molekülen binden. Die erhöhte Tm, die schnellere Hybridisierungskinetik, die Fähigkeit zur Bindung an strukturierte Zielmoleküle und die erhöhte Spezifität von 2'-O-Methyl-Oligoribonukleotid-Sonden machen sie den entsprechenden 2'-Desoxy-Oligoribonukleotiden für den Einsatz in Assays zum Nachweis von RNA-Zielen überlegen.

2′-MOE-modifizierte Oligonukleotide haben gezeigt, dass die Oligonukleotide eine ähnliche Gewebeverteilung wie Phosphorothioat-Oligodeoxynukleotide (PS-ODN) aufweisen und die Toxizität im Vergleich zu PS-ODNs verringert wird. Außerdem verringert die 2ʹ-MOE-Substitution die proinflammatorischen Wirkungen erheblich.

Dies kann durch die Modifizierung von siRNA mit Locked Nucleic Acid (LNA), einem Nukleinsäureanalogon mit unvergleichlicher Bindungsaffinität, erreicht werden. Die therapeutische Wirksamkeit des siRNA-Gen-Silencing hängt von der Verbesserung der Biostabilität, der Spezifität und der Verabreichung des Moleküls ab. LNA bietet eine hervorragende Spezifität gegenüber komplementären RNA- und DNA-Oligonukleotiden. Durch den Einbau von LNA wird die Serum-Halbwertszeit der siRNA erheblich verbessert, so dass sie sich für den therapeutischen Einsatz eignet. Außerdem ist LNA mit der intrazellulären siRNA-Maschinerie kompatibel und kann unerwünschte, sequenzbedingte Off-Target-Effekte reduzieren. Die außergewöhnlichen Eigenschaften der LNA haben dazu geführt, dass sie in verschiedenen Strategien zum Gen-Silencing sowohl in vitro als auch in vivo eingesetzt wird.

Zuverlässiger Nachweis von modifizierten Oligos

Bei der Herstellung von therapeutischen Wirkstoffen ist eine strenge und konsistente Qualitätskontrolle entscheidend. antibodies-online, zusammen mit Rockland Immunochemicals, ist in der Lage, Ihre Qualitätskontrollprozesse in der Entwicklung zu unterstützen. Die ModDetect™ Panels von Rockland sind spezielle Reagenzienpanels, die entwickelt wurden, um Oligomodifikationen unabhängig von der Sequenz oder dem Ort der Modifikation nachzuweisen. Daher eignen sich die ModDetect™ Panels für die Entwicklung von Oligonukleotidtherapien, die Entwicklung von mRNA-Impfstoffen oder die Erforschung von genetischen Krankheiten oder der Genexpression.

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