ribóz
6.11.3.2 a cukor módosítása
a ribóz módosításai figyelemre méltó szintű kontrollt biztosítanak a nukleotid cukor konformációja felett, amely meghatározza az ON kötődési affinitását a komplementer szál és a duplex szerkezet felé. A cukor puckering megváltoztatható a szomszédos hidroxilcsoportok gauche és anomer hatásaival vagy szterikus korlátozásokkal.56 A legtöbb nukleotidcukor és-analóg “Észak” (C 3′-endo és C 2′-exo) vagy “Dél” (C 2′-endo és C 3′ – exo) konformációkat alkalmaz. A B-formában, amely a kettős szálú DNS-ben a legelterjedtebb, a ribózisok a “déli” konformációt, míg az a-formában, amely a kettős szálú RNS-ben a legelterjedtebb, a ribózisok az “Északi” konformációt fogadják el.
a 2′-O-metil (2 ‘ -O-Me) nukleozid analóg az egyik legszélesebb körben alkalmazott módosítás a terápiákon. Egy DNS-szálhoz képest a 2 ‘ -O-Me egységek beépülése az ONs-be növeli az RNS-komplementek57 iránti kötődési affinitást és növeli a nukleáz stabilitását.58 a 2 ‘ -O-Me ribóz az Északi cukor konformációt59 részesíti előnyben, és a-alakú duplexeket képez.59b a 2 ‘ -O-Me módosítást széles körben alkalmazták az antiszensz kutatásban, különösen akkor, ha beépítették az úgynevezett “gapmerbe” a konstrukciókon. 2 ‘ – O-Me módosított ONs számos klinikai vizsgálatban60 és megtalálható az első FDA által jóváhagyott aptamer, Macugen.61 ezek az analógok jól alkalmazhatók az siRNS módosítására is. Valójában a 2 ‘ -O-Me egységek jól tolerálhatók a siRNS-ekben,23,27 a bár ez a módosítás nem tolerálható az RNS duplex minden helyén, különösen a vezető szál.62 a 2 ‘ -O-Me módosítások kimutatták, hogy csökkentik a siRNS immunstimuláló tulajdonságait.63
a 2′-O-MOE (2 ‘ -O-(2-Metoxi-etil)) módosítást számos klinikai vizsgálaton átesett terápiás jelöltnél alkalmazták.37 A 2 ‘- O-Me-hez hasonlóan a 2 ‘ -O-MOE módosítás is növeli a célkötési affinitást (2 cc / betét)64 és javítja a nukleáz stabilitását.A 64a 2 ‘ -O-MOE módosítások északi cukor konformációt fogadnak el.37,64 a 2′-O-MOE csoportok sikeresen alkalmazták antiszensz a fent említett gapmer design és siRNS, különösen az utas szál.65 az egyik jóváhagyott antiszensz terápia, a Mipomersen egy második generációs antiszensz, amely foszforotioát-kötéseket és 2’-O-MOE-cukrokat tartalmaz.4a
a 2 ‘ – fluoro módosítás egy másik népszerű kémiai módosítás, különösen az siRNS esetében. A 2 ‘- fluor, hasonlóan a 2’-O-Me-hez, egy RNS utánzó, előnyösen egy északi cukorpucolót fogad el,66 legalább részben a 2 ‘ – fluor által kifejtett erős gauche-hatás miatt. Hasonlóan a 2′-O-Me-hez, a 2’ – fluoro növeli a kötési affinitást a cél RNS szekvenciákhoz (2-3 C / inzert versus DNS) 37,64 b,67. A 2 ‘ – Fluoro módosítás nagyon jól tolerálható az siRNS-ben,mind a vezető, mind a 62B, 68 utasszálakban. A 2 ‘ – fluoro szubsztitúció lehetővé tette az RNS-ek teljes eltávolítását a siRNS-ekből anélkül, hogy veszélyeztetné a RISC-be való beépülést, ezáltal fokozott stabilitást és hatékonyságot biztosítva a duplexeknek, amelyek még mindig az RNS-út aktiválásával járnak.69 mint a 2 ‘- O-Me, 2 ‘ – fluoro módosítások is megtalálhatók az FDA által jóváhagyott aptamerben, Macugenben.61
zárt nukleinsav (LNA) vagy 2′, 4′-biciklusos nukleinsav (2′, 4′-BNA) egy kémiailag módosított RNS analóg, ahol egy metilénhíd kovalens kapcsolatot képez a cukor 2′-OH és C-4 ‘ között.70 ezek a nukleozid analógok lényegében egy északi cukorkonformációban vannak rögzítve, amely szorosan utánozza az RNS-ben elterjedt A-formát, amely hatékonyan előszervezi az LNS-t az RNS-kötéshez.Az 70,71 LNA az összes kémiai módosítás legmagasabb duplex stabilitási hatását mutatja, betétenként 5-6 ezer C stabilizációval.70a ennek eredményeként az LNA-k nagyon hasznosnak bizonyultak anti-miRNS,72 antisense ON,71 és siRNS alkalmazásokban 62b, 73. Az LNS erős kötési tulajdonságai különösen hasznosak miRNS-ellenes alkalmazásokban, ahol rövid szekvenciákra lehet szükség a miRNS specifitásához. Az LNA-k kiválónak bizonyultak antiszensz a módosításoknál, ha a gapmer konstrukciókban használják őket.74 az LNA-módosítások kompatibilisek az siRNS kémiai követelményeivel is.73 az LNS-módosítások jobb nukleáz-rezisztenciát mutatnak74, és csökkenthetik az siRNS immunstimuláló válaszát.63
az évek során más biciklusos nukleinsavakat (BNS-eket) vezettek be.65 a BNA analóg, amelyet sikeresen alkalmaztak a 2,5. generációs terápiás antiszensz ONs-re, az (S)-cEt BNS, ahol (S)-cEt BNS-eket kevernek egy MOE gapmer 2′ – O-MOE oldalába. (S) – a cEt és az LNA hasonló Tm, valamint in vitro és in vivo aktivitást mutat. Az (S)-cEt BNS ONs azonban jobb toxicitási profilt mutatott az LNS ONs-hez képest. Ezek az adatok arra utalnak, hogy az (S)-cEt BNA javíthatja az antiszensz gyógyszerek terápiás indexét.65 a Biciklohexán alapú nukleozid analógok (2p-dezoxi-metanokarba nukleozidok ) Észak-cukor konformációt alkalmaznak, fokozzák a duplexek termikus stabilitását és fokozzák az siRNS szérum stabilitását.75 egy másik konformációsan korlátozott nukleozid analóg, a triciklo-DNS (tc-DNS) ígéretet mutatott a korai fejlődésben.76 inkább triciklusos, mint biciklusos gyűrűrendszeren alapul. a tc-DNS fokozott kötődési affinitást mutat az RNS-hez, nem aktiválja az RNáz H-t, és stabil a nukleázokkal szemben.76
az LNA merev jellegével ellentétben a rendkívül rugalmas, feloldott nukleinsav (UNA) (vagy “szekonukleozid”) módosítást is fejlesztenek a terápiákon történő alkalmazásra. Az una, amelyből hiányzik a ribózcukor kovalens C2’–C3′ kötése, nem megfelelő módon visszafogott, és felhasználható a rugalmasság befolyásolására.77 az UNA csökkentheti a duplex Tm-t 5-10 C-ig / insert77,78, de még mindig megkönnyíti az antiszensz szál kiválasztását a RISC komplexbe. Az siRNS vezető szál magterületébe helyezett UNA módosítások jelentősen csökkenthetik a céltól eltérő hatásokat.79