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 個堿基對的分子，可修飾目標 mRNA 的表達，目的是抑制有害蛋白質或非編碼 RNA。這些堿基對以反向(反義)排列，并通過與 mRNA 靶標的“有義”鏈結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)給藥后通常不會完整地進入大腦。

東京醫(yī)科齒科大學、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) 結合的 DNA/RNA 異源雙鏈寡核苷酸 (HDO) 作為藥物輸送平臺。他們希望該技術能夠克服 ASO 靶向 CNS 的有限功效，而無需鞘內(nèi)給藥。

科學家們合成并評估了 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 (PCR) 和逆轉錄 (qRT-PCR) 在大腦皮層中測量靶基因表達水平——轉移相關的肺腺癌轉錄物 1 (Malat1) RNA。

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

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

此外，長鏈脂肪酸結合物——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%。作者認為，具有環(huán)狀結構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力學。在體內(nèi)，反復注射 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 減少在整個大腦中持續(xù)了兩個多月。小鼠的結果也在大鼠模型中得到證實。

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