Ribose

6.11.3.2 modifikationer af sukkeret

modifikationer af ribose giver et bemærkelsesværdigt niveau af kontrol over sukkerkonformationen i nukleotid, som bestemmer ons bindingsaffinitet mod dens komplementære streng og dupleksstruktur. Sukkerpuckering kan ændres gennem gauche og anomere effekter af de nærliggende hydroksylgrupper eller via steriske begrænsninger.56 de fleste nukleotidsukker og analoger antager konformationer karakteriseret som enten “nord” (C 3′-endo og C 2′-ekso) eller “Syd” (C 2′-endo og C 3′-ekso). I B-formen, mest udbredt i dobbeltstrenget DNA, vedtager riboser den “sydlige” konformation, mens riboser i A-formen, mest udbredt i dobbeltstrenget RNA, vedtager den “nordlige” konformation.

2′-O-methyl (2′-O-Me) nukleosidanalogen er en af de mest anvendte modifikationer i On therapeutics. Sammenlignet med en DNA-streng øger inkorporering af 2′-O-Me enheder inden for ONs bindingsaffinitet for RNA-supplementer57 og øger nuklease stabilitet.58 2 ‘ -O-Me ribose foretrækker en nordsukkerkonformation59 og danner a-form duplekser.59b 2 ‘ -O-Me-modifikationen er blevet anvendt i vid udstrækning i antisense på forskning, især når den er indarbejdet i den såkaldte “gapmer” på konstruktioner. 2 ‘ -O-Me modificerede ONs er i mange kliniske forsøg60 og kan findes i den første FDA-godkendte aptamer, Macugen.61 disse analoger er også velegnede til siRNA-modifikation. Faktisk tolereres 2 ‘-O-Me-enheder godt i sirna ‘ er,23,27 a, selvom denne modifikation ikke tolereres på alle placeringer af RNA-dupleksen, især styrestrengen.62 2’-O-Me modifikationer har vist sig at reducere immunstimulerende egenskaber af siRNA ‘ er.63

modifikationen 2′-O-MOE (2′-O-(2-metoksyethyl)) er blevet anvendt i flere terapeutiske kandidater, der gennemgår kliniske forsøg.37 ligesom med 2′-O-Me øger 2′-O-MOE-modifikationen målbindingsaffiniteten (2 liter C pr.indsats)64 og forbedrer nucleasestabiliteten.64a 2′-O-MOE modifikationer vedtager en nord sukker konformation.37,64 a 2 ‘ -O-MOE-grupper er med succes blevet anvendt til antisense ved anvendelse af ovennævnte gapmer-design og i siRNA, især i passagerstrengen.65 et af de godkendte antisense-lægemidler, Mipomersen, er en anden generation af antisense, der indeholder phosphorthioatforbindelser og 2’-O-MOE-sukkerarter.4a

2′-fluormodifikationen er en anden populær kemisk modifikation, især for siRNA. 2 ‘- fluor, ligesom 2 ‘- O-Me, er en RNA-efterligning, der fortrinsvis vedtager en nordsukkerpucker,66 i det mindste delvis på grund af den stærke gauche-effekt, der er givet af 2’ – fluoren. Meget ligesom 2 ‘- O-Me, 2 ‘ – fluor øger bindingsaffiniteten for mål-RNA-sekvenser (2-3 liter C pr.indsats versus DNA) 37,64 b,67. 2 ‘ – Fluormodifikation tolereres meget godt i siRNA, i både guide-og passagerstrengene 62b,68. 2 ‘- fluorosubstitutionen har muliggjort fuldstændig eliminering af RNA ‘er fra sirna’ er uden at gå på kompromis med inkorporering i RISC og derved give duplekser øget stabilitet og styrke, der stadig virker via aktivering af RNAi-vejen.69 ligesom 2 ‘- O-Me, 2’-fluor modifikationer kan også findes i FDA-godkendt aptamer, Macugen.61

låst nukleinsyre (LNA) eller 2′,4′-cyklisk nukleinsyre (2′,4′-BNA) er en kemisk modificeret RNA-analog, hvor en methylenbro danner en kovalent binding mellem 2′-OH og C-4′ af sukkeret.70 disse nukleosidanaloger er i det væsentlige låst i en nordsukkerkonformation, der nøje efterligner den a-form, der er fremherskende i RNA, som effektivt præorganiserer LNA til RNA-binding.70,71 LNA viser de højeste dupleksstabilitetseffekter af alle kemiske modifikationer med stabiliseringer på 5-6 liter C pr.indsats.70a som følge heraf har LNA ‘ er vist sig meget nyttige i anti-miRNA, 72 antisense ON,71 og siRNA applikationer 62b,73. LNA ‘ s stærke bindingsegenskaber gør dem særligt nyttige i anti-miRNA-applikationer, hvor korte sekvenser kan være nødvendige for miRNA-specificitet. LNA ‘ er viste sig at være fremragende antisense ved modifikationer, når de blev brugt i gapmer-konstruktioner.74 LNA-modifikationer er også kompatible med siRNA-kemikrav.73 LNA-modifikationer viser forbedret nucleasemodstand74 og kan reducere siRNA immunostimulerende respons.63

andre bicykliske nukleinsyrer (Bna ‘ er) er blevet introduceret gennem årene.65 en BNA-analog, som med succes er blevet anvendt til generation 2.5 terapeutisk antisense ONs, er (S)-cEt BNA, hvor (S)-cEt Bna’er blandes i 2’ -O-MOE-flankerne af en MOE gapmer. CET og LNA udviser lignende Tm-og in vitro-og in vivo-aktiviteter. Imidlertid viste (s)-cEt BNA ONs en forbedret toksicitetsprofil i forhold til LNA ONs. Disse data antyder ,at (S)-cEt BNA har potentialet til at forbedre det terapeutiske indeks for antisense-lægemidler.65 nukleosidanaloger (2P-methanocarba-nukleosider ) vedtager en nordsukkerkonformation, forbedrer termisk stabilitet af duplekser og forbedrer siRNA-serumstabilitet.75 en anden konformationelt begrænset nukleosidanalog, tricyclo-DNA (tc-DNA), har vist løfte i den tidlige udvikling.76 det er baseret på et tricyklisk snarere end cyklisk ringsystem. tc-DNA viser forbedret bindingsaffinitet til RNA, aktiverer ikke RNase H og er stabil over for nukleaser.76

I modsætning til LNA ‘ s stive natur udvikles den meget fleksible ulåste nukleinsyre (UNA) (eller “seconukleosid”) modifikation også til anvendelse i On therapeutics. UNA, der mangler den kovalente C2’–C3’ binding af et ribosesukker, er ikke konformt begrænset og kan bruges til at påvirke fleksibiliteten.77 UNA kan reducere dupleks Tm op til 5-10 liter C pr insert77,78 men stadig Letter antisense streng udvælgelse i RISC kompleks. UNA-modifikationer placeret i frøområdet for en siRNA-styrestreng kan reducere off-target-effekter markant.79