Progresele în chimie și livrare extind utilizarea medicamentelor cu oligonucleotide dincolo de bolile rare
Decenii de cercetări asupra țintirii ARN-ului, modificărilor chimice și livrării specifice țesuturilor transformă posibilitățile de tratament pentru medicamentele genetice programabile.
Un articol recent publicat în revista Cell Reports Medicine analizează mecanismele, modificările chimice, strategiile de livrare, dezvoltarea clinică și aplicațiile viitoare ale oligonucleotidelor terapeutice ca medicamente genetice.
Până în prezent, 21 de oligonucleotide terapeutice au fost aprobate de autoritățile de reglementare, dintre care două au fost retrase ulterior, demonstrând o abordare inovatoare în tratamentul bolilor genetice. Oligonucleotidele terapeutice sunt molecule de acizi nucleici modificate chimic, concepute pentru a altera expresia genică prin interacțiunea cu o secvență specifică de acid ribonucleic (ARN). Oligonucleotidele antisens (ASOs) pot induce degradarea ARN-ului sau pot modifica procesarea ARN-ului pre-mesager (pre-mRNA), în timp ce ARN-urile mici de interferență (siRNAs) promovează degradarea ARN-ului mesager (mRNA) țintă. Progresele în modificările chimice și livrare au îmbunătățit stabilitatea, eficiența, durabilitatea și specificitatea țintă, dar rămân provocări majore în livrarea dincolo de ficat, siguranță și designul tratamentelor individualizate.
Oligonucleotidele terapeutice conțin în general un schelet de fosfat, zahăr riboză și bază azotată. ASOs sunt de obicei molecule cu un singur lanț, cu o lungime de 15-30 nucleotide. Unele dintre ele recrutează ribonuclează H (RNase H) pentru a degrada ARN-ul țintă, în timp ce altele acționează ca blocante sterice, legându-se de pre-mRNA și modificând splicing-ul, restabilind astfel producția de proteine sau schimbând izoformele proteice. SiRNAs au o lungime de aproximativ 21 nucleotide și acționează prin complexul de silențiere indus de ARN (RISC). Cablul lor îndrumător direcționează Argonaute 2 (Ago2) către mRNA complementar, promovând tăierea. Mimicele de microARN (miRNA) utilizează mecanisme de interferență ARN asemănătoare, dar pot reglementa multiple ținte. ARN-urile mici activatoare (saRNAs) și antagomirii sunt discutate pe scurt ca metode de creștere a expresiei genice.
Modificarea chimică a fost esențială pentru progresul clinic, deoarece ADN-ul și ARN-ul nemodificate sunt rapid degradate și eliminate. Modificările scheletului de fosforotiolat (PS) îmbunătățesc rezistența la nucleaze, legarea de proteine și absorbția tisulară. Modificările ribozelor, inclusiv 2′-metoxietil (2′-MOE), acidul nucleic închis (LNA) și etilul constrâns (cEt), pot crește stabilitatea și legarea de ținte. Totuși, utilizarea excesivă a LNA și cEt a fost asociată cu toxicitate hepatică.
Oligomerii de morfolină fosforodiamidati (PMOs) sunt foarte rezistenți la nucleaze și neutri, dar pot avea o biodisponibilitate sistemică slabă din cauza lipsei unui schelet PS. Pentru siRNAs, modificările 2′-O-metil (2′-OMe), 2′-fluor (2′-F) și nucleic acid extins (exNA) îmbunătățesc stabilitatea și activitatea, în timp ce modele specifice ajută la menținerea funcției RISC.
Livrarea rămâne o barieră majoră. Oligonucleotidele sunt relativ mari și încărcate negativ, astfel că nu traversează ușor membranele celulare. O terapie eficientă necesită protecție împotriva degradării, evitarea eliminării, acces la țesuturile țintă, absorbție celulară și evadare din lisozomi. Administrarea locală poate ocoli unele bariere. Exemple de terapii aprobate sau anterior aprobate includ livrarea intravitreală în ochi și administrarea intratecală în sistemul nervos central (SNC). Administrarea sistemică este utilizată atunci când distribuția prin circulație poate ajunge la țesutul țintă. Administrarea subcutanată este utilizată pe scară largă, deoarece este mai puțin invazivă și nu necesită personal specializat.
În prezent, sistemele de livrare includ lipide, polimeri, materiale anorganice, peptide și transportatori derivați biologic. Sistemele bazate pe lipide sunt avansate clinic, iar patisiran, o terapie siRNA formulată într-un nanoparticul lipidic, a fost aprobată pentru amiloidoza mediată de transtiretină. Conjugarea ligandului poate oferi livrare selectivă. N-acetilgalactozamină (GalNAc) se leagă de receptorul asialoglicoprotein (ASGPR), care este foarte exprimat pe hepatocite, făcând conjugatele GalNAc eficiente pentru livrarea hepatică. Conjugatele anticorp-oligonucleotid au ajuns în studii clinice pentru livrarea în mușchi, în timp ce abordările cu oligonucleotide pentru transportul peste bariera hematoencefalică rămân preclinice. Conjugatele lipidice sunt investigate pentru aplicații în ficat, mușchi, SNC, placentă și piele. Abordările pe bază de peptide au arătat potențial pentru absorbția celulară și evadarea endozomală, dar toxicitatea a limitat unele dezvoltări clinice.
Până în momentul revizuirii, 21 de oligonucleotide terapeutice fuseseră aprobate de Administrația pentru Alimente și Medicamente din Statele Unite (FDA), Agenția Europeană pentru Medicamente (EMA) și/sau Agenția pentru Medicamente și Dispozitive Medicale din Japonia (PMDA), dintre care două au fost retrase ulterior. Istoricul aprobărilor include terapii pentru atrofia musculară spinală, distrofia musculară Duchenne, amiloidoza ereditară mediată de transtiretină, scleroza amiotrofică, hipercolesterolemie, hiperoxalurie primară, hemofilie și hipertrigliceridemie severă. Nusinersen a crescut producția de proteine de neuron motor de supraviețuire în cazul atrofiei musculare spinală și a redus riscul de deces sau ventilație permanentă în cazul bolii severe de tip 1. Patru terapii PMO au fost aprobate pentru mutațiile eligibile ale distrofiei musculare Duchenne prin strategii de sărire a exonilor, dar dovezile confirmative că aceste terapii încetinesc progresia bolii au fost lipsă.
Inclisiran, un siRNA conjugat GalNAc care țintește convertaza proproteină subtilisin/kexin de tip 9 (PCSK9), a produs reduceri de aproximativ 50% în colesterolul lipoproteinelor cu densitate mică (LDL-C) în studiile clinice de fază 3, cu efecte menținute timp de cel puțin 18 luni. Mimicele de microARN și saRNAs sunt, de asemenea, evaluate în studii clinice timpurii. Alte terapii siRNA aprobate țintesc transtiretină, lactat dehidrogenază A, antitrombină și apolipoproteină C3.
Direcții viitoare includ utilizarea inteligenței artificiale (AI) pentru a sprijini selecția țintelor, designul secvențelor, modificările chimice, rafinarea livrării, producția și evaluarea siguranței. Revizuirea subliniază că AI nu va înlocui testarea empirică și va depinde de seturi de date mari și de calitate, inclusiv informații din tratamentele nereușite sau nesigure. Oligonucleotidele terapeutice se îndreaptă, de asemenea, către tratamente individualizate. Milasen, dezvoltat pentru un pacient cu boala
