Ribosio

6.11.3.2 Modifiche dello zucchero

Le modifiche al ribosio forniscono un notevole livello di controllo sulla conformazione dello zucchero nel nucleotide, che determina l’affinità di legame dell’ON verso il suo filamento complementare e la struttura duplex. Lo zucchero puckering può essere alterato attraverso gauche e gli effetti anomerici dei gruppi idrossilici vicini o tramite restrizioni steriche.56 La maggior parte degli zuccheri nucleotidici e degli analoghi adotta conformazioni caratterizzate come ” Nord “(C 3′-end e C 2′-exo) o” Sud “(C 2′-end e C 3′-exo). Nella forma B, più diffusa nel DNA a doppio filamento, le costole adottano la conformazione “Sud”, mentre nella forma A, più diffusa nell’RNA a doppio filamento, le costole adottano la conformazione” Nord”.

L’analogo nucleosidico 2′-O-metile (2′-O-Me) è una delle modifiche più utilizzate nella terapia. Rispetto a un filamento di DNA, l’incorporazione di unità 2 ‘ – O-Me all’interno di ONs aumenta l’affinità di legame per i complementi di RNA 57 e aumenta la stabilità della nucleasi.58 Il ribosio 2 ‘ – O-Me preferisce una conformazione di zucchero nord59 e forma duplex A-form.59b La modifica 2 ‘ – O-Me è stata ampiamente applicata in antisenso SULLA ricerca, specialmente quando incorporata nel cosiddetto “gapmer” SUI costrutti. 2 ‘ – O-Me modificato ONs sono in molti studi clinici60 e può essere trovato nel primo aptamer approvato dalla FDA, Macugen.61 Questi analoghi sono anche adatti per la modifica di siRNA. In effetti, le unità 2’-O-Me sono ben tollerate in siRNA, 23, 27 a sebbene questa modifica non sia tollerata in ogni posizione del duplex RNA, in particolare il filo guida.62 Le modifiche 2 ‘ – O-Me hanno dimostrato di ridurre le proprietà immunostimolanti di siRNA.63

La modifica 2′-O-MOE (2′-O-(2-metossietil)) è stata utilizzata in diversi candidati terapeutici sottoposti a studi clinici.37 Come con 2 ‘- O-Me, la modifica 2’-O-MOE aumenta l’affinità di legame bersaglio (2°C per inserto)64 e migliora la stabilità della nucleasi.64a 2 ‘ – O-MOE modifiche adottano una conformazione zucchero Nord.37,64 a 2 ‘ – O-MOE gruppi sono stati applicati con successo a antisenso SU utilizzando il disegno gapmer di cui sopra e in siRNA, in particolare nel filamento passeggero.65 Una delle terapie antisenso approvate, Mipomersen, è un antisenso di seconda generazione contenente legami fosforotioato e zuccheri 2’-O-MOE.4a

La modifica 2′-fluoro è un’altra modifica chimica popolare in particolare per siRNA. 2 ‘- fluoro, come 2’-O-Me, è un RNA mimico, preferenzialmente adottando un pucker di zucchero Nord,66 almeno in parte a causa del forte effetto gauche impartito dal 2 ‘ – fluoro. Molto simile a 2’-O-Me, 2 ‘ – fluoro aumenta l’affinità di legame per le sequenze di RNA bersaglio (2-3°C per inserto rispetto al DNA) 37,64 b, 67. 2 ‘ – La modifica del fluoro è molto ben tollerata in siRNA, sia nella guida che nei trefoli passeggeri 62b, 68. La sostituzione 2 ‘ – fluoro ha permesso l’eliminazione completa di RNA da siRNA senza compromettere l’incorporazione in RISC, fornendo così duplex con maggiore stabilità e potenza che agiscono ancora attraverso l’attivazione della via RNAi.69 Come 2′-O-Me, 2’-le modifiche del fluoro possono anche essere trovate nell’aptamer approvato dalla FDA, Macugen.61

L’acido nucleico bloccato (LNA) o 2′,4′-acido nucleico biciclico (2′,4′-BNA) è un analogo RNA chimicamente modificato in cui un ponte di metilene sta formando un legame covalente tra il 2′-OH e il C-4′ dello zucchero.70 Questi analoghi nucleosidici sono essenzialmente bloccati in una conformazione di zucchero Nord che imita da vicino la forma A prevalente nell’RNA, che preorganizza efficacemente l’LNA per il legame dell’RNA.70,71 LNA mostra i più alti effetti di stabilità duplex di tutte le modifiche chimiche, con stabilizzazioni di 5-6°C per inserto.70a Di conseguenza,gli LNA si sono dimostrati molto utili nelle applicazioni anti-miRNA,72 antisenso ON,71 e siRNA 62b, 73. Le forti proprietà leganti di LNA li rendono particolarmente utili nelle applicazioni anti-miRNA, dove brevi sequenze possono essere necessarie per la specificità del miRNA. Gli LNA sono risultati eccellenti antisenso SULLE modifiche quando utilizzati nei costrutti gapmer.74 Modifiche LNA sono compatibili anche con i requisiti di chimica siRNA.73 Le modifiche LNA mostrano una migliore resistenza alla nuclease74 e possono ridurre la risposta immunostimolante siRNA.63

Altri acidi nucleici biciclici (BNA) sono stati introdotti nel corso degli anni.65 Un analogo BNA, che è stato applicato con successo alla generazione 2.5 antisenso terapeutico ONs, è (S)-cEt BNA, dove (S)-CET BNAs sono mescolati nei fianchi 2′-O-MOE di un gapmer MOE. (S)-cEt e LNA mostrano Tm simili e attività in vitro e in vivo. Tuttavia, i BNA ONS (S) – cEt hanno mostrato un profilo di tossicità migliorato rispetto agli LNA ONs. Questi dati suggeriscono che (S) – cEt BNA ha il potenziale per migliorare l’indice terapeutico dei farmaci antisenso.65 Analoghi nucleosidici a base di bicicloesano (nucleosidi 2p-deossi-metanocarba) adottano una conformazione dello zucchero del Nord, migliorano la stabilità termica dei duplex e migliorano la stabilità del siero di siRNA.75 Un altro analogo nucleosidico conformazionalmente vincolato, il triciclo-DNA (tc-DNA), ha mostrato una promessa nello sviluppo iniziale.76 Si basa su un sistema di anelli triciclici piuttosto che biciclici. tc-DNA mostra una maggiore affinità di legame con l’RNA, non attiva la RNasi H ed è stabile alle nucleasi.76

Contrastando la natura rigida di LNA, la modifica sbloccata altamente flessibile dell’acido nucleico (UNA) (o “seconucleoside”) inoltre sta sviluppanda per l’applicazione in sulle terapie. UNA, mancante del legame covalente C2 ‘- C3 ‘ di uno zucchero ribosio, non è conformazionalmente trattenuto e può essere utilizzato per influenzare la flessibilità.77 UNA può ridurre Tm duplex fino a 5-10°C per inserimento77, 78 ma facilita ancora la selezione del filo antisenso nel complesso RISC. Le modifiche di UNA poste nella regione del seme di un filo della guida di siRNA possono ridurre significativamente gli effetti fuori bersaglio.79