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Les chercheurs développent la stratégie neuve pour améliorer la stabilité de siRNA

L'interférence ARN est un mécanisme de régulation de gène en lequel l'expression des gènes spécifiques downregulated par les microRNAs endogènes ou par petit RNAs de intervention (siRNAs). Bien que les siRNAs aient le potentiel grand pour le traitement de gène-amortissement, leur instabilité est l'une des difficultés pour développer les agents basés sur siRNA.

Pour améliorer leur stabilité, la plupart des médicaments basés sur siRNA développés sont chimiquement modifiées dans leurs nucléotides ou liens de phosphodiester. Cependant, la modification chimique n'est pas une stratégie parfaite pour la stabilisation de siRNA parce que la modification considérable peut interrompre l'activité de gène-amortissement des siRNAs et également induire la cytotoxicité.

les siRNAs se composent des duplex d'oligonucléotide de 21-23 bases et forment une structure d'helice d'Un-forme en laquelle les incisions principales ont le potentiel hautement négatif, pour cette raison on s'attend à ce que des molécules cationiques qui peuvent gripper aux incisions principales stabilisent les duplex d'ARN et les protègent contre le clivage dans le liquide organique. Basé sur cette idée, les pharmaciens organiques à l'université de Tokyo de la Science ont récent synthétisé un oligosaccharide cationique artificiel, l'oligodiaminogalactose 4mer (ODAGal4), qui peut préférentiellement gripper aux incisions principales des duplex d'ARN pour la stabilisation de siRNA (Iwata, RI. et autres Org. Biomol. Chim. https://doi.org/10.1039/c6ob02690g (2017)).

Maintenant, Atsushi Irie et son collègue à l'institut métropolitaine de Tokyo des sciences médicales en collaboration avec l'équipe à l'université de Tokyo de la Science ont développé une stratégie neuve pour la stabilisation de siRNA utilisant ODAGal4 combiné avec la modification de phosphorothioate de RNAs. Dans l'en ligne publié d'étude le 9 septembre dans les états scientifiques, les chercheurs ont prouvé qu'ODAGal4 améliore fortement la stabilité biologique et thermique des siRNAs in vitro.

Les chercheurs prouvent qu'ODAGal4 a plusieurs seules caractéristiques pour les siRNAs stabilisants. Premièrement, ODAGal4 peut améliorer la stabilité de l'indépendant varié de siRNAs de la séquence de nucléotides parce qu'ODAGal4 grippe aux liens de phosphodiester des duplex d'ARN mais pas aux nucleobases des nucléotides. De plus, d'une manière primordiale, ODAGal4 ne compromet pas gène-amortissant l'activité d'aucun siRNAs. Ce caractère d'ODAGal4 est dans le contraste important à ceux des modifications chimiques connues, qui peuvent interrompre gène-amortir l'activité des siRNAs. ODAGal4 a, pour cette raison, le potentiel grand pour la stabilisation de siRNA, s'appliquant largement aux médicaments basés sur siRNA variés.

Deuxièmement, l'effet d'ODAGal4 sur la stabilisation de siRNA est encore amélioré par la modification chimique des siRNAs ; notamment, ODAGal4 améliore en évidence la stabilité de RNAs avec des liens de phosphorothioate. Cette amélioration de stabilité de siRNA est supérieure à cela observée pour d'autres modifications chimiques (par exemple, 2' - acide nucléique O-méthylique et verrouillé et 2' - des nucléotides de deoxy-2'-fluoro) proposant qu'ODAGal4 combiné avec la modification de phosphorothioate soit hautement efficace pour les siRNAs stabilisants.

Pour finir, une autre propriété saisissante d'ODAGal4 est sa spécificité obligatoire aux duplex d'ARN ; ODAGal4 grippe l'helice d'ARN d'Un-forme mais pas l'helice de la B-forme ADN ni à RNA/DNA monocatenaire. Bien que des systèmes de distribution variés de gène se composant des polymères cationiques aient été développés pour stabiliser des nucléotides, les structures moléculaires des polymères ne sont pas conçues pour gripper particulièrement aux nucléotides.

La liaison des polymères aux nucléotides se fonde sur l'interaction ionique entre eux, et les composés de polycation sont de ce fait enclins induisent la cytotoxicité due à la liaison non spécifique des polymères d'autres biomolécules. Dans le contraste marqué, ODAGal4 s'échappe d'entraîner la cytotoxicité à cause de son grippement restreint avec l'affinité élevée aux duplex d'ARN.

Notre objectif sera application d'ODAGal4 pour les agents basés sur siRNA. Bien que nous devrions étudier in vivo des expériences pour confirmer et augmenter nos découvertes, nous mettons l'accent sur qu'ODAGal4 a un avantage grand en tant qu'amélioration de la stabilité de siRNA et a un potentiel pour réduire la dose totale et la fréquence de la gestion des médicaments basés sur siRNA dans la future application. »  

Atsushi Irie, institut métropolitaine de Tokyo des sciences médicales

Source:
Journal reference:

Irie, A., et al. (2020) An artificial cationic oligosaccharide combined with phosphorothioate linkages strongly improves siRNA stability. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-020-71896-w.