反義寡核苷酸療法穿過血腦屏障

2021年8 月 13 日——研究人員已經(jīng)證明，與膽固醇結(jié)合的異源雙鏈寡核苷酸藥物可有效穿過血腦屏障，可用于治療中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 疾病。該研究結(jié)果于 8 月 12 日發(fā)表在Nature Biotechnology上。

反義寡核苷酸 (ASO) 治療劑是包含 18 到 30 個(gè)堿基對(duì)的分子，可修飾目標(biāo) mRNA 的表達(dá)，目的是抑制有害蛋白質(zhì)或非編碼 RNA。這些堿基對(duì)以反向(反義)排列，并通過與 mRNA 靶標(biāo)的“有義”鏈結(jié)合來阻止致病蛋白的產(chǎn)生。

一般來說，只有分子量小于450道爾頓的疏水小分子才能穿透血腦屏障和血腦脊液屏障。ASOs 是高度極性的，因此在系統(tǒng)給藥后通常不會(huì)完整地進(jìn)入大腦。

東京醫(yī)科齒科大學(xué)、武田制藥和 Ionis 制藥的研究人員開發(fā)了與膽固醇 (Chol-HDO) 或 α-生育酚 (Toc-HDO) 結(jié)合的 DNA/RNA 異源雙鏈寡核苷酸 (HDO) 作為藥物輸送平臺(tái)。他們希望該技術(shù)能夠克服 ASO 靶向 CNS 的有限功效，而無需鞘內(nèi)給藥。

科學(xué)家們合成并評(píng)估了 14 種親脂性偶聯(lián)物，包括 9 種天然脂肪酸和甾醇，用于小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)的基因敲除。單鏈 ASO 和脂質(zhì)偶聯(lián)的 HDO 以 50 mg/kg 的劑量靜脈注射。通過定量聚合酶鏈反應(yīng) (PCR) 和逆轉(zhuǎn)錄 (qRT-PCR) 在大腦皮層中測(cè)量靶基因表達(dá)水平——轉(zhuǎn)移相關(guān)的肺腺癌轉(zhuǎn)錄物 1 (Malat1) RNA。

研究小組發(fā)現(xiàn)，HDO 分布在整個(gè)大腦、脊髓和外周組織中，可將中樞神經(jīng)系統(tǒng)中靶基因的表達(dá)抑制高達(dá) 90%，而與膽固醇結(jié)合的單鏈 ASO 的活性有限。

第一作者、東京醫(yī)科牙科大學(xué)副教授 Tetsuya Nagata 博士說：“我們發(fā)現(xiàn)，與膽固醇-ASO 不同，膽固醇結(jié)合的 HDO(Chol-HDO)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物皮下或靜脈內(nèi)給藥后可以有效地到達(dá) CNS。”在一份聲明中。“Chol-HDO 平臺(tái)顯示出顯著的劑量依賴性靶基因減少，并在所有 CNS 區(qū)域和細(xì)胞類型中發(fā)揮長(zhǎng)期作用。”

此外，長(zhǎng)鏈脂肪酸結(jié)合物——月桂酰 (C12)、月桂酰 (C12OH)、硬脂酰 (C18) 和 α-生育酚——顯示出中樞神經(jīng)系統(tǒng)中 Malat1 的適度抑制，但膽固醇結(jié)合物是最有效的，單次靜脈注射可將 Malat1 水平降低約 60%。作者認(rèn)為，具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)框架的膽固醇和生育酚比直鏈脂肪酸更有效。

他們還研究了多次注射以及皮下給藥的藥代動(dòng)力學(xué)。在體內(nèi)，反復(fù)注射 Chol-HDO 使 CNS 中的 Malat1 減少了約 90%，而使用 Toc-HDO 觀察到的減少了大約 50%。Chol-HDO 的這種 RNA 減少在整個(gè)大腦中持續(xù)了兩個(gè)多月。小鼠的結(jié)果也在大鼠模型中得到證實(shí)。

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