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Os pesquisadores desenvolvem a estratégia nova para melhorar a estabilidade do siRNA

A interferência do RNA é um mecanismo regulador do gene em que a expressão de genes específicos downregulated por microRNAs endógenos ou por RNAs de interferência pequeno (siRNAs). Embora os siRNAs tenham o potencial largo para a terapia desilêncio, sua instabilidade é uma das dificuldades para desenvolver agentes siRNA-baseados.

Para melhorar sua estabilidade, a maioria das drogas siRNA-baseadas desenvolvidas são alteradas quimicamente em seus nucleotides ou enlaces do phosphodiester. Contudo, a alteração química não é uma estratégia perfeita para a estabilização do siRNA porque a alteração extensiva pode interromper a actividade desilêncio dos siRNAs e igualmente induzir a citotoxidade.

os siRNAs consistem em duplex do oligonucleotide de 21-23 bases e formam uma estrutura de hélice do Um-formulário em que os sulcos principais têm o potencial altamente negativo, conseqüentemente as moléculas cationic que podem ligar aos sulcos principais são esperadas estabilizar os duplex do RNA e protegê-los contra a segmentação no líquido de corpo. Baseado nesta ideia, os químicos orgânicos na universidade de Tóquio de ciência têm sintetizado recentemente um oligosaccharide cationic artificial, o oligodiaminogalactose 4mer (ODAGal4), que pode preferencial ligar aos sulcos principais de duplex do RNA para a estabilização do siRNA (Iwata, RI. e outros Org. Biomol. Chem. https://doi.org/10.1039/c6ob02690g (2017)).

Agora, Atsushi Irie e seu colega no instituto metropolitano do Tóquio da ciência médica em colaboração com a equipe na universidade de Tóquio de ciência desenvolveram uma estratégia nova para a estabilização do siRNA usando ODAGal4 combinado com a alteração do phosphorothioate de RNAs. No estudo publicado em linha o 9 de setembro nos relatórios científicos, os pesquisadores mostraram que ODAGal4 aumenta fortemente a estabilidade biológica e térmica dos siRNAs in vitro.

Os pesquisadores mostram que ODAGal4 tem diversas características originais para siRNAs de estabilização. Em primeiro lugar, ODAGal4 pode melhorar a estabilidade do vário independente dos siRNAs da seqüência de nucleotide porque ODAGal4 liga aos enlaces do phosphodiester de duplex do RNA mas não aos nucleobases dos nucleotides. Além, importante, ODAGal4 não compromete gene-silenciando a actividade de nenhuns siRNAs. Este carácter de ODAGal4 está no contraste afiado àqueles das alterações químicas conhecidas, que podem interromper o gene-silêncio da actividade dos siRNAs. ODAGal4, tem conseqüentemente o grande potencial para a estabilização do siRNA, sendo extensamente aplicável às várias drogas siRNA-baseadas.

Em segundo lugar, o efeito de ODAGal4 na estabilização do siRNA é aumentado mais pela alteração química dos siRNAs; em particularmente, ODAGal4 melhora proeminente a estabilidade de RNAs com enlaces do phosphorothioate. Esta melhoria na estabilidade do siRNA é superior àquela observada para outras alterações químicas (por exemplo, 2' - ácido nucleico O-metílico, fechado e 2' - nucleotides de deoxy-2'-fluoro) sugerindo que ODAGal4 combinado com a alteração do phosphorothioate seja altamente eficaz para siRNAs de estabilização.

Última, uma outra propriedade impressionante de ODAGal4 é sua especificidade obrigatória aos duplex do RNA; ODAGal4 liga a hélice do RNA do Um-formulário mas não a hélice do ADN do B-formulário nem RNA/DNA único-encalhado. Embora os vários sistemas de entrega do gene que consistem em polímeros cationic sejam desenvolvidos para estabilizar nucleotides, as estruturas moleculars dos polímeros não são projectadas ligar especificamente aos nucleotides.

O emperramento dos polímeros aos nucleotides confia na interacção iónica entre eles, e desse modo os complexos do polycation são inclinados induzem a citotoxidade devido ao emperramento não específico dos polímeros a outras biomoléculas. Em contraste marcado, ODAGal4 escapa de causar a citotoxidade devido a seu emperramento restrito com afinidade alta aos duplex do RNA.

Nosso objetivo será aplicação de ODAGal4 para agentes siRNA-baseados. Embora nós devamos estudar in vivo experiências para confirmar e expandir nossos resultados, nós sublinhamos que ODAGal4 tem uma grande vantagem como o melhoramento da estabilidade do siRNA e tem um potencial para reduzir a dose total e a freqüência da administração de drogas siRNA-baseadas na aplicação futura.”  

Atsushi Irie, instituto metropolitano do Tóquio da ciência médica

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.