Малая интерферирующая РНК ( siRNA ), иногда называемая короткой интерферирующей РНК или заглушающей РНК , представляет собой класс двухцепочечных некодирующих молекул РНК , обычно длиной 20–24 пары оснований , похожих на микроРНК (miRNA), и работающих в рамках пути РНК-интерференции (RNAi). Она препятствует экспрессии определенных генов с комплементарными нуклеотидными последовательностями, разрушая информационную РНК (мРНК) после транскрипции , предотвращая трансляцию . [1] [2] Она была открыта в 1998 году Эндрю Файром из Института науки Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, и Крейгом Мелло из Массачусетского университета в Вустере.
Природные siRNA имеют четко определенную структуру, которая представляет собой короткую (обычно от 20 до 24 п.н. ) двухцепочечную РНК (dsRNA) с фосфорилированными 5'-концами и гидроксилированными 3'-концами с двумя выступающими нуклеотидами. Фермент Dicer катализирует производство siRNA из длинных dsRNA и небольших шпилечных РНК . [3] siRNA также могут быть введены в клетки путем трансфекции . Поскольку в принципе любой ген может быть подавлен синтетической siRNA с комплементарной последовательностью, siRNA являются важным инструментом для проверки функции гена и нацеливания лекарств в постгеномную эру.
В 1998 году Эндрю Файер из Института науки Карнеги в Вашингтоне (округ Колумбия) и Крейг Мелло из Массачусетского университета в Вустере открыли механизм РНК-интерференции , работая над экспрессией генов у нематоды Caenorhabditis elegans . [4] В 2006 году они получили Нобелевскую премию за свои исследования с использованием РНК-интерференции . siRNA и их роль в посттранскрипционном подавлении генов (PTGS) были обнаружены в растениях группой Дэвида Болкомба в лаборатории Сейнсбери в Норвиче , Англия , и опубликованы в журнале Science в 1999 году. [5] Томас Тушл и его коллеги вскоре сообщили в журнале Nature , что синтетические siRNA могут вызывать РНК-интерференцию в клетках млекопитающих. [6] В 2001 году экспрессия определенного гена была успешно подавлена путем введения химически синтезированной siRNA в клетки млекопитающих (Tuschl et al.). Эти открытия привели к всплеску интереса к использованию РНК-интерференции для биомедицинских исследований и разработки лекарств . Значительные разработки в терапии siRNA были сделаны с использованием как органических (на основе углерода), так и неорганических (не на основе углерода) наночастиц , которые были успешны в доставке лекарств в мозг , предлагая многообещающие методы доставки терапевтических средств в организм человека. Однако применение siRNA у людей имело существенные ограничения для его успеха. Одним из них было нецелевое действие. [2] Существует также вероятность того, что эти терапии могут вызывать врожденный иммунитет . [4] Животные модели не смогли точно отобразить степень этого ответа у людей. Следовательно, изучение эффектов терапии siRNA было сложной задачей.
В последние годы были одобрены siRNA-терапии и созданы новые методы для преодоления этих проблем. Существуют одобренные терапии, доступные для коммерческого использования, и несколько в настоящее время находятся в стадии разработки и ожидают одобрения. [7] [8]
Механизм, посредством которого природная siRNA вызывает подавление генов посредством подавления трансляции, происходит следующим образом:
siRNA также похожа на miRNA , однако miRNA происходят от более коротких продуктов РНК-петли. miRNA обычно подавляют гены путем подавления трансляции и обладают более широкой специфичностью действия, в то время как siRNA обычно работают с более высокой специфичностью, расщепляя мРНК перед трансляцией со 100% комплементарностью. [9] [10]
Нокдаун гена путем трансфекции экзогенной siRNA часто неудовлетворителен, поскольку эффект является лишь временным, особенно в быстро делящихся клетках. Это можно преодолеть, создав вектор экспрессии для siRNA. Последовательность siRNA модифицируется для введения короткой петли между двумя цепями. Полученный транскрипт представляет собой короткую шпилечную РНК (shRNA), которая может быть преобразована в функциональную siRNA с помощью Dicer обычным способом. [11] Типичные транскрипционные кассеты используют промотор РНК-полимеразы III (например, U6 или H1) для управления транскрипцией малых ядерных РНК (мяРНК) (U6 участвует в сплайсинге РНК ; H1 является компонентом РНКазы человеческой РНКазы P). Предполагается, что полученный транскрипт siRNA затем обрабатывается Dicer .
Эффективность подавления генов также можно повысить, используя сжатие клеток . [12]
Активность siRNA в RNAi во многом зависит от ее способности связываться с комплексом РНК-индуцированного сайленсинга (RISC). Связывание дуплексной siRNA с RISC сопровождается раскручиванием и расщеплением смысловой цепи эндонуклеазами. Оставшийся комплекс антисмысловой цепи-RISC затем может связываться с целевыми мРНК для инициирования транскрипционного сайленсинга. [13]
Было обнаружено, что dsRNA также может активировать экспрессию генов, механизм, который был назван «малой РНК-индуцированной активацией генов» или RNAa . Было показано, что dsRNA, нацеленные на промоторы генов, вызывают мощную транскрипционную активацию связанных генов. RNAa была продемонстрирована в клетках человека с использованием синтетических dsRNA, названных « малыми активирующими РНК » (saRNA). В настоящее время неизвестно, насколько консервативна RNAa в других организмах. [14] Один отчет по комару Aedes aegypti показал, что есть некоторые доказательства для RNAa, и ее можно достичь с помощью коротких или длинных dsRNA, нацеленных на промоторные области. [15]
Посттранскрипционное подавление генов, вызванное siRNA, инициируется сборкой комплекса подавления, вызванного РНК (RISC). Комплекс подавляет экспрессию определенных генов, расщепляя молекулы мРНК, кодирующие целевые гены. Чтобы начать процесс, одна из двух цепей siRNA, направляющая цепочка (антисмысловая цепочка), будет загружена в RISC, в то время как другая цепочка, пассажирская цепочка (смысловая цепочка), будет деградирована. Определенные ферменты Dicer могут быть ответственны за загрузку направляющей цепочки в RISC. [16] Затем siRNA сканирует и направляет RISC к идеально комплементарной последовательности на молекулах мРНК. [17] Считается, что расщепление молекул мРНК катализируется доменом Piwi белков Argonaute RISC. Затем молекула мРНК разрезается точно путем расщепления фосфодиэфирной связи между целевыми нуклеотидами, которые спарены с остатками siRNA 10 и 11, считая с 5'-конца. [18] Это расщепление приводит к фрагментам мРНК, которые далее разрушаются клеточными экзонуклеазами . 5'-фрагмент разрушается с 3'-конца экзосомой , в то время как 3'-фрагмент разрушается с 5'-конца 5'-3'-экзорибонуклеазой 1 ( XRN1 ). [19] Диссоциация целевой цепи мРНК от RISC после расщепления позволяет подавить больше мРНК. Этот процесс диссоциации, вероятно, стимулируется внешними факторами, вызванными гидролизом АТФ . [18]
Иногда расщепление целевой молекулы мРНК не происходит. В некоторых случаях эндонуклеолитическое расщепление фосфодиэфирного остова может быть подавлено несовпадением siRNA и целевой мРНК вблизи сайта расщепления. В других случаях белки Argonaute RISC не обладают эндонуклеазной активностью, даже когда целевая мРНК и siRNA идеально спарены. [18] В таких случаях экспрессия гена будет подавлена механизмом, индуцированным miRNA [17]
[2]
Piwi-взаимодействующие РНК отвечают за подавление транспозонов и не являются siRNA. [20] PIWI-взаимодействующие РНК (piRNA) — это недавно открытый класс малых некодирующих РНК (ncRNA) длиной 21–35 нуклеотидов. Они играют роль в регуляции экспрессии генов, подавлении транспозонов и ингибировании вирусных инфекций. Когда-то считавшиеся «темной материей» ncRNA, piRNA стали важными игроками во множестве клеточных функций в различных организмах. [21]
Многие модельные организмы, такие как растения ( Arabidopsis thaliana ), дрожжи ( Saccharomyces cerevisiae ), мухи ( Drosophila melanogaster ) и черви ( C. elegans ), использовались для изучения подавления транскрипционных генов, управляемого малыми некодирующими РНК. В клетках человека подавление транскрипционных генов, управляемое РНК, наблюдалось десять лет назад, когда экзогенные siRNA подавили трансгенный промотор фактора удлинения 1 α, управляющий репортерным геном зеленого флуоресцентного белка (GFP). [22] Основные механизмы подавления транскрипционных генов (TGS), включающие аппарат РНК-интерференции, включают метилирование ДНК, посттрансляционные модификации гистонов и последующее ремоделирование хроматина вокруг целевого гена в гетерохроматиновое состояние. [22] SiRNA могут быть включены в комплекс подавления транскрипции, индуцированного РНК (RITS). Активный комплекс RITS запускает образование гетерохроматина вокруг ДНК, соответствующей siRNA, эффективно подавляя гены в этой области ДНК.
Одним из эффективных применений siRNA является способность различать целевую и нецелевую последовательности с разницей в один нуклеотид. Этот подход считается терапевтически важным для расстройств с доминантным усилением функции подавления (GOF), где мутантный аллель, вызывающий заболевание, отличается от wt-аллеля одним нуклеотидом (nt). Эти типы siRNA, способные различать разницу в один нуклеотид, называются аллель-специфичными siRNA. [2]
ASP-РНКi — это инновационная категория РНКi, целью которой является подавление доминирующего мутантного аллеля при сохранении экспрессии соответствующего нормального аллеля со спецификой однонуклеотидных различий между ними. [2] ASP-siRNAs потенциально являются новой и лучшей альтернативой для лечения аутосомно-доминантных генетических заболеваний, особенно в случаях, когда экспрессия аллеля дикого типа имеет решающее значение для выживания организма, таких как болезнь Хантингтона (HD), дистония DYT1 (Gonzalez-Alegre et al. 2003, 2005), болезнь Альцгеймера (Sierant et al. 2011), болезнь Паркинсона (PD) (Takahashi et al. 2015), боковой амилоидный склероз (ALS) (Schwarz et al. 2006) и болезнь Мачадо–Джозефа (Alves et al. 2008). Их терапевтический потенциал также оценивался при различных заболеваниях кожи, таких как простой буллезный эпидермолиз (Atkinson et al. 2011), эпидермолитическая ладонно-подошвенная кератодермия (EPPK) (Lyu et al. 2016) и решетчатая дистрофия роговицы I типа (LCDI) (Courtney et al. 2014). [2]
РНК-интерференция пересекается с рядом других путей; по состоянию на 2010 год неудивительно, что иногда неспецифические эффекты вызываются экспериментальным введением siRNA. [23] [24] Когда клетка млекопитающего сталкивается с двухцепочечной РНК, такой как siRNA, она может ошибочно принять ее за вирусный побочный продукт и вызвать иммунный ответ. Кроме того, поскольку структурно связанные микроРНК модулируют экспрессию генов в основном посредством неполного комплементарного взаимодействия пар оснований с целевой мРНК , введение siRNA может вызвать непреднамеренное нецелевое воздействие. Химические модификации siRNA могут изменить термодинамические свойства, что также приводит к потере специфичности отдельных нуклеотидов. [25]
Введение слишком большого количества siRNA может привести к неспецифическим событиям из-за активации врожденных иммунных реакций. [26] Большинство имеющихся на сегодняшний день данных свидетельствуют о том, что это, вероятно, связано с активацией сенсора dsRNA PKR, хотя также может быть задействован ген I, индуцируемый ретиноевой кислотой (RIG-I). [27] Также была описана индукция цитокинов через toll-подобный рецептор 7 (TLR7). Химическая модификация siRNA используется для снижения активации врожденного иммунного ответа для функции гена и терапевтических применений. Одним из перспективных методов снижения неспецифических эффектов является преобразование siRNA в микроРНК. [28] МикроРНК встречаются в природе, и, используя этот эндогенный путь, можно достичь аналогичного нокдауна гена при сравнительно низких концентрациях полученных siRNA. Это должно минимизировать неспецифические эффекты.
Нецелевое использование является еще одной проблемой использования siRNA в качестве инструмента для подавления генов. [24] Здесь гены с неполной комплементарностью непреднамеренно подавляются siRNA (по сути, siRNA действует как miRNA), что приводит к проблемам в интерпретации данных и потенциальной токсичности. Однако это можно частично решить путем разработки соответствующих контрольных экспериментов, и в настоящее время разрабатываются алгоритмы проектирования siRNA для получения siRNA, свободных от нецелевого использования. Затем для проверки этого и дальнейшего уточнения алгоритмов можно использовать анализ экспрессии по всему геному, например, с помощью технологии микрочипов. В статье 2006 года из лаборатории доктора Хворовой говорится о 6- или 7-парных участках от позиции 2 и далее в сопоставлении siRNA с областями 3'UTR в нецелевых генах. [29] Инструмент для прогнозирования нецелевых siRNA доступен по адресу http://crdd.osdd.net/servers/aspsirna/asptar.php и опубликован как ресурс ASPsiRNA. [30]
Простые РНК могут быть плохими иммуногенами, но антитела могут быть легко созданы против комплексов РНК-белок. Многие аутоиммунные заболевания наблюдают эти типы антител. Пока не было сообщений об антителах против siRNA, связанных с белками. Некоторые методы доставки siRNA присоединяют полиэтиленгликоль (PEG) к олигонуклеотиду, уменьшая выведение и улучшая период полураспада в кровотоке. Однако недавно крупное исследование фазы III ПЭГилированного РНК-аптамера против фактора IX пришлось прекратить Regado Biosciences из-за тяжелой анафилактической реакции на часть ПЭГ РНК. Эта реакция привела к смерти в некоторых случаях и вызывает серьезные опасения относительно доставки siRNA, когда задействованы ПЭГилированные олигонуклеотиды. [31]
Трансфекция siRNA в клетки обычно снижает экспрессию многих генов, однако также наблюдается повышение регуляции генов. Повышение регуляции экспрессии генов может быть частично объяснено предсказанными генными мишенями эндогенных miRNA. Вычислительный анализ более 150 экспериментов по трансфекции siRNA поддерживает модель, в которой экзогенные siRNA могут насыщать эндогенный аппарат RNAi, что приводит к дерепрессии эндогенных генов, регулируемых miRNA. [32] Таким образом, в то время как siRNA могут вызывать нежелательные нецелевые эффекты, т. е. непреднамеренную нисходящую регуляцию мРНК посредством частичного совпадения последовательности между siRNA и целью, насыщение аппарата RNAi является другим отчетливым неспецифическим эффектом, который включает дерепрессию генов, регулируемых miRNA, и приводит к аналогичным проблемам в интерпретации данных и потенциальной токсичности. [33]
siRNA были химически модифицированы для улучшения их терапевтических свойств. Короткая интерферирующая РНК (siRNA) должна быть доставлена к месту действия в клетках целевых тканей, чтобы RNAi выполнила свое терапевтическое обещание. Подробная база данных всех таких химических модификаций вручную курируется как siRNAmod в научной литературе. [34] Химическая модификация siRNA также может непреднамеренно привести к потере однонуклеотидной специфичности. [35]
Учитывая возможность подавления, по сути, любого интересующего гена, РНК-интерференция посредством siRNA вызвала большой интерес как в фундаментальной [36] , так и в прикладной биологии. [37]
Одной из самых больших проблем для терапии на основе siRNA и RNAi является внутриклеточная доставка. [38] siRNA также имеет слабую стабильность и фармакокинетическое поведение. [39] Доставка siRNA с помощью наночастиц показала себя многообещающей. [38] siRNA олигонуклеотиды in vivo уязвимы к деградации плазменными и тканевыми эндонуклеазами и экзонуклеазами [40] и показали лишь слабую эффективность в локализованных местах доставки, таких как человеческий глаз. [41] Доставка чистой ДНК в целевые организмы является сложной задачей, поскольку ее большой размер и структура не позволяют ей легко диффундировать через мембраны . [38] siRNA олигонуклеотиды обходят эту проблему благодаря своему небольшому размеру в 21-23 олигонуклеотида. [42] Это позволяет осуществлять доставку с помощью наномасштабных средств доставки, называемых нановекторами. [41]
Хороший нановектор для доставки siRNA должен защищать siRNA от деградации, обогащать siRNA в целевом органе и способствовать клеточному поглощению siRNA. [40] Три основные группы нановекторов siRNA: на основе липидов, на основе нелипидных органических веществ и неорганические. [40] Нановекторы на основе липидов отлично подходят для доставки siRNA в солидные опухоли, [40] но для других видов рака могут потребоваться другие нановекторы на основе нелипидных органических веществ, такие как наночастицы на основе циклодекстрина . [40] [43]
Было показано, что siRNA, доставляемые с помощью липидных наночастиц, обладают терапевтическим потенциалом при расстройствах центральной нервной системы ( ЦНС) . [44] Расстройства центральной нервной системы встречаются нередко, но гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) часто блокирует доступ потенциальных терапевтических средств к мозгу . [44] Было показано, что siRNA, которые нацелены на белки оттока на поверхности ГЭБ и подавляют их, увеличивают проницаемость ГЭБ. [44] siRNA, доставляемые с помощью липидных наночастиц, способны полностью пересекать ГЭБ. [44]
Огромной трудностью в доставке siRNA является проблема нецелевого воздействия. [38] [41] Поскольку гены считываются в обоих направлениях, существует вероятность того, что даже если предполагаемая антисмысловая цепь siRNA будет считана и выведет целевую мРНК, смысловая цепь siRNA может нацелиться на другой белок, участвующий в другой функции. [45]
Результаты первой фазы первых двух терапевтических испытаний РНК-интерференции (показанных для лечения возрастной макулярной дегенерации , или ВМД) в конце 2005 года показали, что siRNA хорошо переносятся и обладают подходящими фармакокинетическими свойствами. [46]
В клиническом исследовании фазы 1 41 пациенту с запущенным раком, метастазирующим в печень, вводили РНК-интерференцию, доставляемую через липидные наночастицы . РНК-интерференция была нацелена на два гена, кодирующих ключевые белки в росте раковых клеток, фактор роста эндотелия сосудов ( VEGF ) и белок веретена кинезина ( KSP ). Результаты показали клинические преимущества, при этом рак либо стабилизировался через шесть месяцев, либо у некоторых пациентов наблюдалась регрессия метастазов. Фармакодинамический анализ образцов биопсии пациентов выявил наличие конструкций РНК-интерференции в образцах, что доказывает, что молекулы достигли намеченной цели. [47] [48]
Испытания, подтверждающие концепцию, показали, что siRNA, нацеленные на вирус Эбола, могут быть эффективны в качестве профилактики после заражения людей, при этом 100% нечеловекообразных приматов выживают после смертельной дозы вируса Эбола Заира, самого смертоносного штамма. [49]
В настоящее время SiRNA синтезируются химически и, таким образом, юридически классифицируются в ЕС и США как простые лекарственные средства. Но поскольку биоинженерные siRNA (BERA) находятся в стадии разработки, они будут классифицироваться как биологические лекарственные средства, по крайней мере, в ЕС. Развитие технологии BERA поднимает вопрос о категоризации лекарств, имеющих тот же механизм действия, но производимых химическим или биологическим путем. Это отсутствие согласованности следует устранить. [50]
Существует большой потенциал для терапевтического использования РНК-интерференции (РНКi) для обратимого подавления любого гена. Для того чтобы РНКi реализовала свой терапевтический потенциал, малая интерферирующая РНК (siRNA) должна быть доставлена к месту действия в клетках тканей-мишеней. Но поиск безопасных и эффективных механизмов доставки является основным препятствием для достижения полного потенциала терапии на основе siRNA. Немодифицированная siRNA нестабильна в кровотоке, может вызывать иммуногенность и с трудом перемещается через клеточные мембраны. [51] В результате для безопасной передачи siRNA к месту ее действия необходимы химические изменения и/или инструменты доставки. [51] Существует три основных метода доставки siRNA, которые различаются по эффективности и токсичности.
В этой технике siRNA сначала должна быть разработана против целевого гена. После того, как siRNA настроена против гена, она должна быть эффективно доставлена через протокол трансфекции. Доставка обычно осуществляется с помощью катионных липосом , полимерных наночастиц и липидной конъюгации. [52] Этот метод выгоден, поскольку он может доставлять siRNA в большинство типов клеток, имеет высокую эффективность и воспроизводимость и предлагается на коммерческой основе. Наиболее распространенными коммерческими реагентами для трансфекции siRNA являются Lipofectamine и Neon Transfection. Однако он совместим не со всеми типами клеток и имеет низкую эффективность in vivo. [53] [54]
Электрические импульсы также используются для внутриклеточной доставки siRNA в клетки. Клеточная мембрана состоит из фосфолипидов, что делает ее восприимчивой к электрическому полю. Когда инициируются быстрые, но мощные электрические импульсы, липидные молекулы переориентируются, подвергаясь термическим фазовым переходам из-за нагрева. Это приводит к образованию гидрофильных пор и локализованных возмущений в липидном бислое клеточной мембраны, что также вызывает временную потерю полупроницаемости. Это позволяет выходить многим внутриклеточным содержимым, таким как ионы и метаболиты, а также одновременно поглощать лекарства, молекулярные зонды и нуклеиновые кислоты. Для клеток, которые трудно трансфицировать, электропорация выгодна, однако при этой технике гибель клеток более вероятна. [55]
Этот метод использовался для доставки siRNA, нацеленной на VEGF, в ксенотрансплантированные опухоли у голых мышей, что привело к значительному подавлению роста опухоли. [56]
Эффекты подавления генов трансфицированной разработанной siRNA, как правило, временны, но эту трудность можно преодолеть с помощью подхода RNAi. Доставка этой siRNA из шаблонов ДНК может быть осуществлена с помощью нескольких рекомбинантных вирусных векторов на основе ретровируса, аденоассоциированного вируса, аденовируса и лентивируса . [57] Последний является наиболее эффективным вирусом, который стабильно доставляет siRNA в целевые клетки, поскольку он может трансдуцировать неделящиеся клетки, а также напрямую нацеливаться на ядро. [58] Эти специфические вирусные векторы были синтезированы для эффективного содействия siRNA, которая нежизнеспособна для трансфекции в клетки. Другой аспект заключается в том, что в некоторых случаях синтетические вирусные векторы могут интегрировать siRNA в клеточный геном, что обеспечивает стабильную экспрессию siRNA и долгосрочное подавление генов. Этот метод выгоден, поскольку он работает in vivo и эффективен для трудно трансфицируемых клеток. Однако возникают проблемы, поскольку он может вызывать противовирусные реакции в некоторых типах клеток, что приводит к мутагенным и иммуногенным эффектам.
Этот метод потенциально может быть использован для подавления генов центральной нервной системы с целью лечения болезни Хантингтона . [59]
Спустя десятилетие после открытия механизма РНК-интерференции в 1993 году фармацевтический сектор активно инвестировал в исследования и разработку терапии siRNA. Эта терапия имеет несколько преимуществ по сравнению с малыми молекулами и антителами. Ее можно вводить ежеквартально или каждые шесть месяцев. Еще одним преимуществом является то, что в отличие от малых молекул и моноклональных антител, которым необходимо распознавать специфическую конформацию белка, siRNA функционирует путем спаривания оснований Уотсона-Крика с мРНК. Таким образом, можно выбрать любую целевую молекулу, которую необходимо лечить с высокой аффинностью и специфичностью, если доступна правильная последовательность нуклеотидов. [39] Одной из самых больших проблем, которую необходимо было преодолеть исследователям, была идентификация и создание системы доставки, через которую терапия будет поступать в организм. И иммунная система часто ошибочно принимает терапию RNAi за остатки инфекционных агентов, которые могут вызвать иммунный ответ. [4] Животные модели неточно отображали степень иммунного ответа, которая наблюдалась у людей, и, несмотря на обещания в лечении, инвесторы отказались от RNAi. [4]
Однако было несколько компаний, которые продолжили разработку терапии РНК-интерференции для людей. Alnylam Pharmaceuticals , Sirna Therapeutics и Dicerna Pharmaceuticals — это немногие из компаний, которые все еще работают над выводом терапии РНК-интерференции на рынок. Было установлено, что почти все терапии siRNA, вводимые в кровоток, накапливаются в печени. Вот почему большинство ранних целей лекарств были заболеваниями, которые поражали печень. Повторные опытно-конструкторские работы также пролили свет на улучшение химического состава молекулы РНК для снижения иммунного ответа, впоследствии вызывая мало или вообще не вызывая побочных эффектов. [60] Ниже перечислены некоторые из одобренных методов лечения или методов лечения, находящихся в разработке.
В 2018 году Alnylam Pharmaceuticals стала первой компанией, терапия которой siRNA была одобрена FDA . Препарат Onpattro (патисиран) был одобрен для лечения полинейропатии наследственного транстиретин-опосредованного (hATTR) амилоидоза у взрослых. hATTR — редкое, прогрессирующее изнурительное состояние. При амилоидозе hATTR неправильно свернутый белок транстиретина (TTR) откладывается во внеклеточном пространстве. При типичных условиях сворачивания тетрамеры TTR состоят из четырех мономеров. Наследственный амилоидоз ATTR вызывается ошибкой или мутацией в гене транстиретина (TTR), который передается по наследству. Изменение всего одной аминокислоты изменяет тетрамерные белки транстиретина, что приводит к нестабильному тетрамерному белку транстиретина, который агрегирует в мономеры и образует нерастворимые внеклеточные амилоидные отложения. Накопление амилоида в различных системах органов вызывает кардиомиопатию, полинейропатию, желудочно-кишечную дисфункцию. Это затрагивает 50 000 человек по всему миру. Для доставки препарата непосредственно в печень siRNA заключена в липидную наночастицу. Молекула siRNA останавливает выработку амилоидных белков, вмешиваясь в выработку РНК аномальных белков TTR. Это предотвращает накопление этих белков в различных органах тела и помогает пациентам справиться с этим заболеванием. [61] [62]
Традиционно трансплантация печени была стандартным лечением наследственного транстиретинового амилоидоза, однако ее эффективность может быть ограничена постоянным отложением дикого типа транстиретинового амилоида после трансплантации. Существуют также препараты с малыми молекулами, которые обеспечивают временное облегчение. До того, как был выпущен Onpattro, варианты лечения hATTR были ограничены. После одобрения Onpattro FDA присвоило Alnylam статус прорывной терапии, который присваивается препаратам, предназначенным для лечения серьезных заболеваний и являющимся существенным улучшением по сравнению с любой доступной терапией. Ему также были присвоены статусы сиротских препаратов, присваиваемые тем видам лечения, которые предназначены для безопасного лечения заболеваний, затрагивающих менее 200 000 человек. [63]
Наряду с Onpattro был также обнаружен другой терапевтический препарат РНК-интерференции (Partisiran), обладающий свойством ингибировать синтез транстиретина в печени. Целевая информационная РНК (мРНК) расщепляется в результате крошечными интерферирующими РНК, связанными с комплексом подавления РНК-индуцированного . Patisiran, исследуемый терапевтический препарат РНК-интерференции, использует этот процесс для снижения продукции мутантного и дикого типа транстиретина путем расщепления на 3-нетранслируемой области мРНК транстиретина. [64]
В 2019 году FDA одобрило вторую терапию РНК-интерференцией, Givlaari (гивосиран), используемую для лечения острой печеночной порфирии (ОГП). Заболевание вызвано накоплением токсичных молекул порфобилиногена (ПБГ), которые образуются при производстве гема. Эти молекулы накапливаются в различных органах, что может привести к симптомам или приступам ОГП.
Givlaari — это препарат siRNA, который подавляет экспрессию синтазы аминолевулиновой кислоты 1 (ALAS1), фермента печени, участвующего в раннем этапе производства гема. Подавление ALAS1 снижает уровни нейротоксичных промежуточных продуктов, которые вызывают симптомы AHP. [39]
Годы исследований привели к более глубокому пониманию терапии siRNA, выходящей за рамки тех, которые влияют на печень. По состоянию на 2019 год Alnylam Pharmaceuticals участвовала в терапии, которая может лечить амилоидоз и расстройства ЦНС, такие как болезнь Хантингтона и болезнь Альцгеймера . [4] Они также сотрудничали с Regeneron Pharmaceuticals для разработки терапии заболеваний ЦНС, глаз и печени.
По состоянию на 2020 год ONPATTRO и GIVLAARI были доступны для коммерческого применения, а две siRNA, lumasiran (ALN-GO1) и inclisiran , были поданы на рассмотрение в FDA для подачи заявки на новые лекарства. Несколько siRNA проходят клинические исследования фазы 3, и еще больше кандидатов находятся на ранней стадии разработки. [39] В 2020 году Alnylam и Vir Pharmaceuticals объявили о партнерстве и начали работу над терапией RNAi, которая будет лечить тяжелые случаи COVID-19. [65]
Другие компании, которые добились успеха в разработке линейки siRNA-терапии, — это Dicerna Pharmaceuticals в партнерстве с Eli Lilly and Company и Arrowhead Pharmaceuticals в партнерстве с Johnson and Johnson . Несколько других крупных фармацевтических компаний, таких как Amgen и AstraZeneca, также вложили значительные средства в siRNA-терапию, поскольку они видят потенциальный успех этой области биологических препаратов. [66]
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )