RNA bazlı terapötik stratejiler, adaptör proteinler veya transkripsiyon faktörleri olarak sürdürülmesi zor olan geleneksel protein bazlı tedavilere bir alternatif olarak ortaya çıkmıştır. Bu protein molekülleri, mRNA seviyelerini modüle ederek veya proteinleri çevirerek düzenlenebilir. Oligonükleotid bazlı tedavilerin birincil odak noktası, geleneksel olarak erişilebilir farmakolojik stratejilerin ötesinde çok çeşitli potansiyel hedefler sunan gen susturma veya aktivasyonu ve ekleme modülasyonunu içerir. Bu yöntemler, küresel tamamlayıcı Watson-Crick kuralı eşleştirme kuralını izleyerek farklı varsayılan hedef dizilerinin doğrudan sorgulanmasına olanak tanır. Bu nedenle, hedef genin birincil dizisi mevcutsa, belirli uçları rasyonelleştirmek, tasarlamak ve taramak kolaydır. Antisens oligonükleotitler, RNA interferans molekülleri ve mRNA transkriptleri dahil olmak üzere, istenen işlevleri elde etmek için çeşitli oligonükleotit tabanlı platformlar geliştirilmiştir.
İçindekiler
hipoalerjenik oligonükleotidler
Antisens oligonükleotitler (ASO’lar), ~18–30 nükleotit uzunluğunda, tek sarmallı, çeşitli kimyasallarla nükleik asitlerin sentetik polimerleridir. ASO’lar, gen ekspresyonu ve düzenlemesinin çeşitli yönlerine müdahale eden tamamlayıcı baz çifti tabanlı mRNA’ları hedefleyen küçük moleküllü ilaçlardır. Bu nükleotit dizileri, çeşitli mekanizmalar yoluyla hedef genlerin DNA parçalanması, transkripsiyonu, mRNA eklenmesi, gen ekspresyonu ve translasyonel profillemesine müdahale edebilir. ASO’lar, aşağıdaki gibi etki mekanizmalarına göre iki alt kategoriye ayrılabilir:
• RNA bölünmesini ve bozulmasını teşvik ederek çalışır,
• Yalnızca doluluk düzenlemesi, bazen tek engelleme olarak adlandırılır.
Hibridizasyon sonrası olaylara bağlı olarak, antisens oligonükleotidler, bir hedef genin ekspresyonunu iki farklı mekanizma yoluyla modüle edebilir. Antisens oligonükleotitlerin aracılık ettiği gen susturma için farklı etki mekanizmaları vardır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
Yalnızca doluluk mekanizmaları,
• RNA bozunma mekanizmaları,
Yalnızca doluluk mekanizmalarında, ASO’ların hedef RNA’lara bağlanması, RNA bozulmasına neden olmaz. Gen ifadesi, aşağıdaki gibi farklı şekillerde düzenlenir:
• Ekson atlama veya ekson ekleme gerçekleştirmek için ASO’ların enter tuşunu kullanarak ekleme değişikliği
• poliadenilasyon RNA’sının inhibisyonu,
• Çeviriyi, sterik bloklar gibi engellemek için mRNA ile eşleşen veya açık yukarı akış okuma çerçeveleri (uORF) gibi engelleyici öğelere bağlanarak etkinleştirmek için DNA benzeri olmayan ASO’lar yoluyla modüle edin.
ASO’lar, miRNA ile ilgili işlevi inhibe etmek için miRNA’yı baz eşleşmesi yoluyla (anti-miR’ler) veya belirli bir miRNA’nın etkisini geçersiz kılmak için hedef mRNA’daki miRNA’ya duyarlı elementlerin (MRE’ler) işgali yoluyla da değiştirir. Olabilmek. Öte yandan, RNA bozunma yollarındaki ASO’lar, RNaz H1 veya siRNA aracılı AGO2 RISC kompleksi ve ribozomal bölünme ile hedef mRNA bölünmesine yol açar. ASO’ların hedef RNA’ya bağlanması, hedefi ASO bağlama bölgesinde ayırarak hedef RNA’nın bozunmasını kolaylaştırır ve böylece gen ekspresyonunu düşürür. Bu, aşırı ekspresyonun hastalık belirtileri veya ilerlemesi ile ilişkili olduğu genleri aşağı doğru düzenlemek için en yaygın kullanılan yaklaşımlardan biridir. RNase H1, özellikle RNA-DNA heterodupleksine etki eden oldukça seçici bir endonükleazdır. RNase H1’in ayrıntılı enzimatik ve hücresel fonksiyonları şimdi ortaya çıkmıştır ve RNase H1’in substrat özgüllüğü sürekli olarak RNA-bazlı tedaviler geliştirmek için kullanılmaktadır.
Memeli hücrelerinde, RNase H1 sitoplazma, mitokondri ve çekirdekte her yerde bulunur. DNA onarımı, R-halkalarının çözülmesi, kromatinle ilişkili pre-mRNA’ların çıkarılması, transkripsiyonun sonlandırılması, genom bütünlüğünün korunması ve Okazaki bölümüyle ilişkili RNA’ların çıkarılması dahil olmak üzere çeşitli genomik işlevlere hizmet eder. İlginç bir şekilde, etki mekanizması olarak endonükleaz aktivitesini kullanmak üzere tasarlanmış ASO’ların en az beş DNA nükleotidlik bir esnemesine sahip olması gerekir. Bu nedenle, şu anda yetkin RNaz H mekanizmalarını takiben ASO’lar, boşluk olarak bilinen merkezi bir DNA uzantısının kimyasal olarak değiştirilmiş yan mRNA dizileri arasına yerleştirildiği hibrit oligonükleotit dizileri olan DNA boşluk modellerine dayanır. RNase H1 tabanlı ASO’ları kullanmanın ana avantajı, nükleer transkriptlerin hedeflenmesini kolaylaştırmasıdır. Bunlar, küçük girişim RNA’sı (siRNA) gibi diğer yaklaşımlar için daha az erişilebilirdir. Statik blok veya doluluk aracılı mekanizma, hedef RNA’yı doğrudan bozmadan hedef RNA’yı bağlamak için yalnızca yüksek afiniteli ASO’lar kullanır. Bu ASO sınıfı, RNase H1 veya Ago2 için bir substrat görevi gören RNA oluşturmayan nükleotitlerden oluşur. Bu nedenle, RNase H substratlarının oluşumunu ve hedef RNA’nın istenmeyen bölünmesini önlemek için, DNA benzeri bir nükleotit dizisini genişletmek için ASO’ların kimyasal olarak modifiye edilmesi veya farklı nükleotit kemokinlerin karışımlarından oluşması gerekir; bu genellikle karıştırıcılar olarak adlandırılır. Bazı yaygın kimyasal modifikasyonlar, tiyofosforoamidleri, morfolinoz tiyofosforoamidleri, nükleosit parçalarını ve polipeptit nükleik asit eklemelerini içerir. Stereoizomer ASO’lar spesifik hedef sekanslara bağlanır ve translasyonu, RNA işlemeyi, eklemeyi, RNA-protein etkileşimlerini ve RNA-hedef etkileşimini modüle ederek hareket eder. Bu ASO’ların en yaygın uygulaması, alternatif eklemeyi modifiye ederek eksonların seçici olarak hariç tutulmasını veya dahil edilmesini, yani ekson atlama ve dahil edilmesini yönetmektir.
İlginç bir şekilde, ASO rijit blok yaklaşımı, ekzon atlama yönteminin hedef transkriptin translasyonunu önlediği veya aşağı regüle ettiği bir hedef ekleme varyantını bozmak için kullanılabilir. Terapötik proteinlerin sentezini kurtarmak için çeviri çerçevesini düzeltmek veya geri yüklemek için bir ekleme düzeltme yaklaşımı kullanıldı. ASO’lar bu işlevi spliceosome sinyallerini maskeleyerek, hedefi spliceosome için görünmez hale getirerek ve nihayetinde spliceosome’un ekleme kararlarını değiştirerek gerçekleştirir. RNA oligonükleotitleri ve antisens için ortak kimyasal modifikasyonlar vardır. Antisens mekanizmalarında çeşitli RNA modifikasyonları veya RNA analogları tanımlanmış ve değerlendirilmiştir. Bir nükleotidin temsili yapısı, oligonükleotidin kapsamlı bir şekilde değiştirildiği spesifik pozisyonlarla belirtilir. ASO’ların yaygın olarak kullanılan modifikasyonları, şeker, baz, fosfat ve nükleosit bağlantı modifikasyonlarından ve küçük veya büyük molekül konjugatlarından oluşur. Yapısal modifikasyonların yanı sıra, birkaç anahtar modifikasyonun terapötik özellikleri de vurgulanmıştır.
Daha önce, antisens yaklaşımlar, esas olarak gen ekspresyonunu veya translasyonunu aşağı doğru düzenlemek için kullanılmıştı, ancak terapötik bir strateji olarak faydalı proteinlerin aşırı ekspresyonunun gerekli olduğu durumlar için yaygın bir alternatif olarak kullanılmadılar. Son zamanlarda, hedef RNA ekspresyonunu veya protein translasyonunu artırmak için ASO’lar ve mikro/si-RNA’lar gibi çeşitli yaklaşımların sentez araştırmaları, kanser de dahil olmak üzere farklı hastalıklar için RNA bazlı terapötik stratejilerde devrim yarattı. Diğer çalışmalar, mikroRNA’ları ve nihayetinde protein üretimini hedeflemek için ASO’ları daha fazla kullanmak için etkili bir yaklaşım ortaya koydu. MikroRNA’lar, gen ekspresyonunu veya protein translasyonunu inhibe eder ve ilişkili gen ağlarını kontrol eder. Bu gözlemler, hedef RNA transkriptlerine bağlanma özelliklerini engelleyen veya baskılayan mikroRNA’ları hedefleyen ASO’ların geliştirilmesine ilham verdi ve bu da mikroRNA tarafından düzenlenen genlerin translasyon amplifikasyonu ile sonuçlandı.
MikroRNA’lar, birçok RNA’nın veya hedefin translasyonunu inhibe etmek için hücreye veya dokuya özgü aktivitelere sahip olduğundan, tek bir mikroRNA molekülünün bloke edilmesi, çeşitli proteinlerin ekspresyonunu değiştirebilir. Alternatif olarak, mRNA’ların çevrilmemiş beş bölgesine özgü ASO’ların kullanılması, bağlayıcı RNA hedeflerinin protein üretimini artırmak için daha doğru ve hedefe yönelik bir yaklaşımdır. Alternatif ekleme, protein çeşitliliği oluşturmak için yararlı bir stratejidir. ASO’lar, terapötik/yararlı proteinlerin ekspresyonunu arttırmak veya hastalıkla ilgili proteinlerin ekspresyonunu inhibe etmek için izoform değişimini indüklemek için kullanılabilir. Bu mekanizmalara dayanarak, üç ASO, golodirsen, usinersen ve eteplirsen, giriş değişimi için FDA onayı almıştır.
kaynak:
ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5376066/
Researchgate.net/publication/333089303_Siteye-özgü_değiştirme_of_fosforotiyoat_ile_alkil_fosfonat_bağlantılar_enhances_the_therapeutic_profile_of_gapmer_ASO’lar
sciencedirect.com/science/article/pii/S2162253117302408
springer.com/article/10.1186/s12943-021-01338-2
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]