Ribose

6.11.3.2Modifications du sucre

Les modifications apportées au ribose fournissent un niveau remarquable de contrôle de la conformation du sucre dans le nucléotide, qui détermine l’affinité de liaison de l’ON vers son brin complémentaire et sa structure duplex. Le plissement du sucre peut être modifié par les effets gauches et anomériques des groupes hydroxyles voisins ou par des contraintes stériques.56 La plupart des sucres et analogues nucléotidiques adoptent des conformations caractérisées soit  » Nord » (C 3′-endo et C 2′-exo), soit  » Sud » (C 2′-endo et C 3′-exo). Dans la forme B, la plus répandue dans l’ADN double brin, les riboses adoptent la conformation « Sud”, tandis que dans la forme A, la plus répandue dans l’ARN double brin, les riboses adoptent la conformation « Nord”.

L’analogue nucléosidique 2′-O-méthyle (2′-O-Me) est l’une des modifications les plus largement utilisées en ON thérapeutique. Par rapport à un brin d’ADN, l’incorporation d’unités 2′-O-Me dans ONs augmente l’affinité de liaison pour les compléments d’arn57 et augmente la stabilité des nucléases.58 Le ribose 2′-O-Me préfère une conformation de sucre du nord59 et forme des duplex en forme de A.59b La modification 2′-O-Me a été largement appliquée en antisens SUR la recherche, en particulier lorsqu’elle est incorporée dans le soi-disant « gapmer » SUR les constructions. Les ONs modifiés 2′-O-Me sont présents dans de nombreux essais cliniques60 et peuvent être trouvés dans le premier aptamère approuvé par la FDA, Macugen.61 Ces analogues sont également bien adaptés à la modification des ARNSI. En effet, les unités 2′-O-Me sont bien tolérées dans les siRNA, 23, 27a bien que cette modification ne soit pas tolérée à tous les endroits du duplex d’ARN, en particulier le brin de guidage.Il a été démontré que 62 modifications du 2′-O-Me réduisent les propriétés immunostimulantes des ARNSI.63

La modification 2′-O-MOE (2′-O-(2-méthoxyéthyl)) a été utilisée dans plusieurs candidats thérapeutiques faisant l’objet d’essais cliniques.37 Comme avec le 2′-O-Me, la modification du 2′-O-MOE augmente l’affinité de liaison à la cible (2°C par insert) 64 et améliore la stabilité de la nucléase.les modifications 64a 2′-O-MOE adoptent une conformation de sucre Nord.les groupes 37,64a 2′-O-MOE ont été appliqués avec succès à l’antisens EN utilisant la conception gapmer susmentionnée et dans les ARNSI, en particulier dans le brin passager.65 L’un des antisens approuvés, le Mipomersen, est un antisens de deuxième génération contenant des liaisons phosphorothioates et des sucres 2′-O-MOE.4a

La modification 2′-fluoro est une autre modification chimique populaire, en particulier pour les ARNSI. Le 2′-fluoro, comme le 2′-O-Me, est un imitateur d’ARN, adoptant préférentiellement un pucker du sucre du Nord, 66 au moins en partie en raison du fort effet gauche conféré par le 2′-fluor. Tout comme le 2′-O-Me, le 2′-fluoro augmente l’affinité de liaison pour les séquences d’ARN cibles (2-3 °C par insertion par rapport à l’ADN) 37,64b, 67. La modification du 2′-Fluoro est très bien tolérée dans les siRNA, tant dans les brins de guidage que dans les brins passagers 62b, 68. La substitution 2′-fluoro a permis l’élimination complète des ARN des ARNSI sans compromettre l’incorporation dans le RISC, offrant ainsi aux duplex une stabilité et une puissance accrues qui agissent toujours via l’activation de la voie des ARNi.69 Comme le 2′-O-Me, les modifications du 2′-fluoro peuvent également être trouvées dans l’aptamère approuvé par la FDA, Macugen.61

L’acide nucléique verrouillé (LNA) ou acide nucléique 2′, 4′-bicyclique (2′, 4′-BNA) est un analogue d’ARN chimiquement modifié où un pont méthylène forme une liaison covalente entre le 2′-OH et le C-4′ du sucre.70 Ces analogues nucléosidiques sont essentiellement enfermés dans une conformation de sucre du Nord qui imite étroitement la forme A prévalente dans l’ARN, qui préorganise efficacement l’ARN pour la liaison à l’ARN.70,71 LNA montre les effets de stabilité duplex les plus élevés de toutes les modifications chimiques, avec des stabilisations de 5-6 ° C par insert.70a En conséquence, les LNA se sont révélés très utiles dans les applications anti-miARN, 72 antisens ON, 71 et siRNA 62b, 73. Les fortes propriétés de liaison des LNA les rendent particulièrement utiles dans les applications anti-miARN, où de courtes séquences peuvent être nécessaires à la spécificité des miARN. Les LNA se sont avérés être d’excellents antisens SUR LES modifications lorsqu’ils sont utilisés dans les constructions de gapmer.74 Les modifications de LNA sont également compatibles avec les exigences de chimie de l’ARNSI.73 Les modifications de l’ARNL montrent une meilleure résistance à la nucléase 74 et peuvent réduire la réponse immunostimulante de l’ARNsi.63

D’autres acides nucléiques bicycliques (ANB) ont été introduits au fil des ans.65 Un analogue BNA, qui a été appliqué avec succès à des ONs antisens thérapeutiques de génération 2.5, est (S)-CET BNA, où (S)-CET BNA sont mélangés dans les flancs 2′-O-MOE d’un gapmer MOE. (S) – cEt et LNA montrent une Mt similaire et des activités in vitro et in vivo. Cependant, lesNA BNA-cEt (S) ont montré un profil de toxicité amélioré par rapport auxNA LNA. Ces données suggèrent que (S)-CET BNA a le potentiel d’améliorer l’indice thérapeutique des médicaments antisens.65 Analogues nucléosidiques à base de bicyclohexane (nucléosides 2p-désoxy-méthanocarbone) adoptent une conformation de sucre du Nord, améliorent la stabilité thermique des duplex et améliorent la stabilité sérique des siRNA.75 Un autre analogue nucléosidique à contrainte conformationnelle, le tricyclo-ADN (tc-ADN), s’est montré prometteur au début de son développement.76 Il est basé sur un système de cycles tricycliques plutôt que bicycliques. l’ADN-tc montre une affinité de liaison accrue à l’ARN, n’active pas la RNase H et est stable aux nucléases.76

Contrastant avec la nature rigide du LNA, la modification hautement flexible de l’acide nucléique déverrouillé (UNA) (ou « seconucléoside”) est également en cours de développement pour une application en thérapeutique. UNA, manquant la liaison covalente en C2 ‘–C3’ d’un sucre ribose, n’est pas retenu conformationnellement et peut être utilisé pour influencer LA flexibilité.77 UNA peut réduire la Tm duplex jusqu’à 5-10 ° C par insert77,78, mais facilite toujours la sélection des brins antisens dans le complexe RISC. Les modifications d’UNA placées dans la région de la graine d’un brin guide d’ARNSI peuvent réduire considérablement les effets hors cible.79