off-target（脫靶）效應是核酸類藥物産生毒副作(zuò)用(yòng)的一個重要因素，而通過在siRNA藥物引導鏈的種子區(qū)中引入GNA從(cóng)而可以降低(dī)單個核苷酸之間的堿基配對(duì)的穩定性，以此可以緩解脫靶效應。但(dàn)GNA/RNA形成是雙鏈中，GNA的堿基普遍采取一種旋轉的構象取向從(cóng)而影響了(le)堿基之間的互補配對(duì)，來(lái)自(zì)Alnylam公司研究人員通過在GNA中引入異核苷isoG和(hé)isoC，從(cóng)而克服了(le)GNA堿基的旋轉取向變化帶來(lái)的對(duì)siRNA藥物活性的影響，同時(shí)降低(dī)siRNA藥物的脫靶效應。文(wén)章發表在Nucleic Acids Research上(shàng)。
GNA，結構如下(xià)圖所示，采用(yòng)非環狀核糖結構，僅包含一個手性中心的三碳主鏈結構。有趣的是GNA構成同源雙鏈結構較DNA和(hé)RNA雙鏈結構具有更好(hǎo)的熱穩定性。但(dàn)在GNA/RNA非同源雜(zá)合雙鏈中，G:C含量的增加會(huì)降低(dī)雙鏈的熱穩定性，這(zhè)與常規DNA/RNA不同，主要原因是在GNA鏈中，堿基構象的旋轉取向（180°，trans-syn）改變了(le)氫鍵形成進而影響了(le)堿基之間的Watson-Crick互補配對(duì)，同時(shí)G:C堿基配對(duì)也(yě)從(cóng)大(dà)溝轉到(dào)小(xiǎo)溝。
既然在雙鏈結構中，GNA的堿基采取的是旋轉的構象，可以想象到(dào)如果使用(yòng)isoG和(hé)isoC替換GNA中的G和(hé)C堿基，是否可以改變GNA中堿基的反Waston-Crick配對(duì)，從(cóng)而改變GNA堿基配對(duì)的穩定性。研究人員首先合成GNA-iC和(hé)GNA-iG兩種亞磷酰胺單體，繼而引入到(dào)siRNA核酸鏈中。結果也(yě)正如預期一樣，使用(yòng)isoC和(hé)isoG确實能(néng)夠改善GNA/RNA雙鏈的熱穩定性。
緊接着研究者對(duì)比了(le)異核苷的引入對(duì)活性的影響，作(zuò)者設計(jì)了(le)分别靶向hao1（D1-D3）和(hé)Ttr基因（D4-D6）的GalNAc-siRNA藥物。其中D1和(hé)D4爲RNA雙鏈，D2和(hé)D5爲GNA-C/G，D3和(hé)D6爲GNA-isoG/isoC。使用(yòng)GNA-C的D2相比較于D1靶基因沉默活性有所降低(dī)，但(dàn)使用(yòng)GNA-isoC的D3，活性于D1相當。相比較于D4，使用(yòng)GNA-G的D5活性沒有太大(dà)的改變，但(dàn)使用(yòng)GNA-isoG的D6的沉默活性有一定的增強。
接下(xià)來(lái)，作(zuò)者對(duì)比了(le)GNA-isoG/isoC的引入對(duì)脫靶效應的影響。在0.1， 1， 10 和(hé)50 nM四個濃度下(xià)，使用(yòng)GNA-C/G的D2和(hé)D5靶向活性沒有明(míng)顯的改變，但(dàn)随着給藥濃度增加，其脫靶效應有明(míng)顯的改善。使用(yòng)GNA-isoC的D3的表現(xiàn)和(hé)D2類似。但(dàn)是使用(yòng)了(le)GNA-isoG的D6在高(gāo)濃度時(shí)相比于GNA-G的D5其CDF遷移增大(dà)，但(dàn)相比較于D4仍有所緩解。
小(xiǎo)鼠體内活性表明(míng)使用(yòng)GNA-C/G後其對(duì)靶基因的沉默活性低(dī)于RNA雙鏈的親本，而使用(yòng)GNA-isoG/isoC的核酸雙鏈對(duì)把靶基因的沉默活性優于GNA-C/G，但(dàn)相比較于RNA雙鏈的親本活性仍有一定降低(dī)。通過對(duì)肝髒中引導鏈的檢測發現(xiàn)，其活性和(hé)代謝(xiè)活性有一定的相關性。GNA-C/G的修飾在體内的耐受性低(dī)于GNA-isoG/isoC。
按以往的報(bào)道(dào)，使用(yòng)GNA可以降低(dī)siRNA藥物的脫靶效應，但(dàn)同時(shí)也(yě)會(huì)影響該類藥物的體内活性，而GNA-isoG/isoC異核苷的引入可以扭轉堿基的構象取向變化，GNA-siRNA藥物的活性得到(dào)改善，同時(shí)對(duì)脫靶效應也(yě)有一定的改善。GNA的引入可以使得siRNA種子區(qū)的失穩，從(cóng)而可以通過精細調節單個核苷來(lái)優化siRNA藥物。
原文(wén)地址：https://doi.org/10.1093/nar/gkab916