Малая интерферирующая РНК ( миРНК ), иногда известная как короткая интерферирующая РНК или молчащая РНК , представляет собой класс двухцепочечных РНК на первых некодирующих молекулах РНК, обычно длиной 20–24 (обычно 21) пар оснований , похожих на микроРНК . и действует в рамках пути РНК-интерференции (RNAi). Он препятствует экспрессии специфических генов с комплементарными нуклеотидными последовательностями, разрушая мРНК после транскрипции, предотвращая трансляцию . [1] [2]
Встречающиеся в природе миРНК имеют четко определенную структуру, которая представляет собой короткую (обычно от 20 до 24 пар оснований ) двухцепочечную РНК (дцРНК) с фосфорилированными 5'-концами и гидроксилированными 3'-концами с двумя выступающими нуклеотидами. Фермент Dicer катализирует продукцию siRNA из длинных дцРНК и малых шпилечных РНК . [3] siRNA также можно вводить в клетки путем трансфекции . Поскольку в принципе любой ген может быть опрокинут синтетической миРНК с комплементарной последовательностью, миРНК являются важным инструментом для проверки функции гена и нацеливания лекарств в постгеномную эпоху.
В 1998 году Эндрю Файр из Института науки Карнеги в Вашингтоне и Крейг Мелло из Массачусетского университета в Вустере открыли механизм РНКи во время работы над экспрессией генов у нематоды Caenorhabditis elegans . [4] Они получили Нобелевскую премию за исследования РНКи в 2006 году. siRNA и их роль в посттранскрипционном молчании генов (PTGS) были обнаружены у растений группой Дэвида Баулкомба в лаборатории Сейнсбери в Норидже , Англия , и о них сообщалось в Science в 1999 году. [5] Томас Тушл и его коллеги вскоре сообщили в журнале Nature , что синтетические миРНК могут индуцировать РНКи в клетках млекопитающих. [6] В 2001 году экспрессия определенного гена была успешно подавлена путем введения химически синтезированной миРНК в клетки млекопитающих (Tuschl et al.). Эти открытия привели к всплеску интереса к использованию РНКи для биомедицинских исследований и разработки лекарств . Значительные достижения в терапии siRNA были достигнуты с использованием как органических (на основе углерода), так и неорганических (не на основе углерода) наночастиц , которые успешно доставляют лекарства в мозг , предлагая многообещающие методы доставки терапевтических средств людям. Однако применение siRNA на людях имело значительные ограничения на успех. Одним из них является нецелевой подход. [2] Существует также вероятность того, что эти методы лечения могут вызвать врожденный иммунитет . [4] Модели на животных не смогли точно представить степень этой реакции у людей. Следовательно, изучение эффектов терапии siRNA было сложной задачей.
В последние годы была одобрена терапия siRNA и созданы новые методы преодоления этих проблем. Существуют одобренные методы лечения, доступные для коммерческого использования, и несколько из них в настоящее время находятся на стадии разработки и ожидают одобрения. [7] [8]
Механизм, с помощью которого естественная миРНК вызывает молчание генов посредством репрессии трансляции, происходит следующим образом:
siRNA также похожа на miRNA , однако miRNAs происходят из более коротких продуктов РНК «стебель-петля». miRNAs обычно подавляют гены за счет репрессии трансляции и обладают более широкой специфичностью действия, тогда как siRNA обычно работают с более высокой специфичностью, расщепляя мРНК перед трансляцией, со 100% комплементарностью. [9] [10]
Нокдаун гена путем трансфекции экзогенной миРНК часто оказывается неудовлетворительным, поскольку эффект носит лишь временный характер, особенно в быстро делящихся клетках. Эту проблему можно преодолеть путем создания вектора экспрессии миРНК. Последовательность миРНК модифицируется для введения короткой петли между двумя цепями. Полученный транскрипт представляет собой короткую шпильчную РНК (shRNA), которая может быть преобразована Dicer в функциональную siRNA 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 представляет собой РНКазный компонент человеческой РНКазы P). Предполагается, что полученный транскрипт siRNA затем обрабатывается Dicer .
Эффективность нокдауна генов также можно повысить, используя сжатие клеток . [12]
Активность миРНК в РНКи во многом зависит от ее способности связываться с РНК-индуцируемым комплексом молчания (RISC). Связывание дуплексной миРНК с RISC сопровождается раскручиванием и расщеплением смысловой цепи эндонуклеазами. Оставшийся комплекс антисмысловая цепь-RISC может затем связываться с целевыми мРНК для инициации транскрипционного молчания. [13]
Было обнаружено, что дцРНК может также активировать экспрессию генов, механизм, который получил название «активация гена, индуцированная малой РНК» или РНКа . Было показано, что дцРНК, нацеленные на промоторы генов, индуцируют мощную активацию транскрипции связанных генов. РНКа была продемонстрирована в клетках человека с использованием синтетических дцРНК, называемых «малыми активирующими РНК» ( саРНК ). В настоящее время неизвестно, насколько консервативна РНКа в других организмах. [14] Одно сообщение о комаре Aedes aegypti показало, что существуют некоторые доказательства существования РНКа, и это может быть достигнуто с помощью коротких или длинных дцРНК, нацеленных на области промотора. [15]
Посттранскрипционное молчание генов, индуцированное siRNA, инициируется сборкой РНК-индуцированного комплекса молчания (RISC). Комплекс подавляет экспрессию определенных генов, расщепляя молекулы мРНК, кодирующие гены-мишени. Чтобы начать процесс, одна из двух цепей миРНК, направляющая цепь (антисмысловая цепь), загружается в RISC, в то время как другая цепь, пассажирская цепь (смысловая цепь), разрушается. Определенные ферменты Dicer могут отвечать за загрузку направляющей цепи в RISC. [16] Затем siRNA сканирует и направляет RISC к идеально комплементарной последовательности молекул 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 соединены в пары с остатками миРНК 10 и 11, считая от 5'-конца. [18] В результате этого расщепления образуются фрагменты мРНК, которые далее разрушаются клеточными экзонуклеазами . 5'-фрагмент разрушается со своего 3'-конца под действием экзосомы , тогда как 3'-фрагмент разрушается со своего 5'-конца под действием 5'-3'-экзорибонуклеазы 1 ( XRN1 ). [19] Диссоциация целевой цепи мРНК от RISC после расщепления позволяет заглушить больше мРНК. Этому процессу диссоциации, вероятно, способствуют внешние факторы, вызванные гидролизом АТФ . [18]
Иногда расщепления целевой молекулы мРНК не происходит. В некоторых случаях эндонуклеолитическое расщепление фосфодиэфирного остова может подавляться из-за несоответствия миРНК и целевой мРНК вблизи сайта расщепления. В других случаях белки Argonaute RISC лишены эндонуклеазной активности, даже если целевая мРНК и миРНК идеально спарены. [18] В таких случаях экспрессия генов будет подавляться механизмом, индуцируемым микроРНК [17]
[2]
Piwi-взаимодействующие РНК ответственны за молчание транспозонов и не являются siRNA. [20] PIWI-взаимодействующие РНК (piRNA) представляют собой недавно открытый класс малых некодирующих РНК (ncRNA) длиной 21-35 нуклеотидов. Они играют роль в регуляции экспрессии генов, подавлении транспозонов и ингибировании вирусной инфекции. Когда-то пиРНК считались «темной материей» нкРНК, но теперь они стали важными игроками во многих клеточных функциях у разных организмов. [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, направленного на малые некодирующие РНК. В клетках человека РНК-направленное подавление транскрипционных генов наблюдалось десять лет назад, когда экзогенные миРНК подавляли трансгенный промотор фактора элонгации 1α, управляющий репортерным геном зеленого флуоресцентного белка (GFP). [22] Основные механизмы молчания транскрипционных генов (TGS), включающие механизм РНКи, включают метилирование ДНК, посттрансляционные модификации гистонов и последующее ремоделирование хроматина вокруг гена-мишени в гетерохроматическое состояние. [22] SiRNA могут быть включены в комплекс РНК-индуцированного подавления транскрипции (RITS). Активный комплекс RITS запускает образование гетерохроматина вокруг ДНК, соответствующей siRNA, эффективно подавляя гены в этом участке ДНК.
Одним из эффективных применений миРНК является способность отличать целевую последовательность от нецелевой последовательности с разницей в один нуклеотид. Этот подход считается терапевтически решающим для подавления доминантных нарушений функции усиления (GOF), когда мутантный аллель, вызывающий заболевание, отличается от аллеля дикого типа одним нуклеотидом (nt). Эти типы миРНК, способные различать однонуклеотидные различия, называются аллель-специфичными миРНК. [2]
ASP-RNAi — это инновационная категория RNAi, цель которой — подавить доминантный мутантный аллель, сохраняя при этом экспрессию соответствующего нормального аллеля со специфичностью однонуклеотидных различий между ними. [2] ASP-siRNA потенциально являются новой и лучшей альтернативой для лечения аутосомно-доминантных генетических нарушений, особенно в тех случаях, когда экспрессия аллелей дикого типа имеет решающее значение для выживания организма, таких как болезнь Хантингтона (HD), дистония DYT1 (Гонсалес-Алегри). и др. 2003, 2005), болезнь Альцгеймера (Sierant et al. 2011), болезнь Паркинсона (БП) (Takahashi et al. 2015), боковой амилоидный склероз (БАС) (Schwarz et al. 2006) и болезнь Мачадо-Джозефа (Алвес и др., 2008). Их терапевтический потенциал также оценивался при различных кожных заболеваниях, 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]
РНКи пересекается с рядом других путей; неудивительно, что иногда экспериментальное введение миРНК вызывает неспецифические эффекты. [23] [24] Когда клетка млекопитающего сталкивается с двухцепочечной РНК, такой как миРНК, она может ошибочно принять ее за вирусный побочный продукт и вызвать иммунный ответ. Более того, поскольку структурно родственные микроРНК модулируют экспрессию генов в основном за счет взаимодействий пар оснований неполной комплементарности с целевой мРНК , введение миРНК может привести к непреднамеренному смещению цели. Химические модификации миРНК могут изменить термодинамические свойства, что также приведет к потере специфичности отдельных нуклеотидов. [25]
Введение слишком большого количества миРНК может привести к неспецифическим событиям из-за активации врожденных иммунных ответов. [26] Большинство данных на сегодняшний день позволяют предположить, что это, вероятно, связано с активацией сенсора дцРНК PKR, хотя в этом может также участвовать ген I, индуцируемый ретиноевой кислотой (RIG-I). [27] Также была описана индукция цитокинов через toll-подобный рецептор 7 (TLR7). Химическая модификация миРНК используется для снижения активации врожденного иммунного ответа для функции генов и терапевтического применения. Одним из многообещающих методов снижения неспецифических эффектов является преобразование миРНК в микроРНК. [28] МикроРНК встречаются в природе, и, используя этот эндогенный путь, можно будет добиться аналогичного нокдауна генов при сравнительно низких концентрациях образующихся миРНК. Это должно минимизировать неспецифические эффекты.
Смещение таргетинга является еще одной проблемой использования siRNA в качестве инструмента нокдауна генов. [24] Здесь гены с неполной комплементарностью непреднамеренно подавляются миРНК (по сути, миРНК действует как миРНК), что приводит к проблемам в интерпретации данных и потенциальной токсичности. Однако эту проблему можно частично решить путем разработки соответствующих контрольных экспериментов, и в настоящее время разрабатываются алгоритмы проектирования siRNA для получения siRNA, свободных от нецелевого действия. Затем можно использовать полногеномный анализ экспрессии, например, с помощью технологии микрочипов, чтобы проверить это и дополнительно усовершенствовать алгоритмы. В статье 2006 года из лаборатории доктора Хворовой указываются участки длиной в 6 или 7 пар оснований, начиная с положения 2 и далее, в совпадении siRNA с областями 3'UTR в нецелевых генах. [29] Инструмент предсказания нецелевых миРНК доступен по адресу http://crdd.osdd.net/servers/aspsirna/asptar.php и опубликован как ресурс ASPsiRNA. [30]
Обычные РНК могут быть плохими иммуногенами, но против комплексов РНК-белок можно легко создать антитела. Многие аутоиммунные заболевания наблюдают появление этих типов антител. Сообщений об антителах против siRNA, связанных с белками, еще не было. Некоторые методы доставки миРНК сочетают полиэтиленгликоль (ПЭГ) с олигонуклеотидом, уменьшая выведение и улучшая период полувыведения из крови. Однако недавно компания Regado Biosciences пришлось прекратить крупное исследование III фазы ПЭГилированного РНК-аптамера против фактора IX из-за тяжелой анафилактической реакции на ПЭГ-часть РНК. Эта реакция в некоторых случаях приводила к смерти и вызывает серьезные опасения по поводу доставки миРНК при участии ПЭГилированных олигонуклеотидов. [31]
Трансфекция миРНК в клетки обычно снижает экспрессию многих генов, однако также наблюдается активация генов. Повышающую регуляцию экспрессии генов можно частично объяснить предсказанными генами-мишенями эндогенных микроРНК. Компьютерный анализ более 150 экспериментов по трансфекции миРНК подтверждает модель, согласно которой экзогенные миРНК могут насыщать эндогенный механизм РНКи, что приводит к дерепрессии эндогенных генов, регулируемых микроРНК. [32] Таким образом, хотя миРНК могут вызывать нежелательные нецелевые эффекты, т.е. непреднамеренное подавление мРНК за счет частичного совпадения последовательностей между миРНК и мишенью, насыщение механизма РНКи является еще одним отчетливым неспецифическим эффектом, который включает в себя дерепрессию миРНК. -регулируемые гены и приводит к аналогичным проблемам в интерпретации данных и потенциальной токсичности. [33]
миРНК были химически модифицированы для усиления их терапевтических свойств. Короткие интерферирующие РНК (миРНК) должны быть доставлены к месту действия в клетках тканей-мишеней, чтобы РНКи выполнила свои терапевтические функции. Подробная база данных всех таких химических модификаций вручную создается под названием siRNAmod в научной литературе. [34] Химическая модификация миРНК также может непреднамеренно привести к потере однонуклеотидной специфичности. [35]
Учитывая способность подавлять, по сути, любой интересующий ген, РНКи через миРНК вызвали большой интерес как в фундаментальной [36] , так и в прикладной биологии.
Одной из самых больших проблем терапии на основе миРНК и РНКи является внутриклеточная доставка. [37] siRNA также обладает слабой стабильностью и фармакокинетическим поведением. [38] Доставка siRNA через наночастицы оказалась многообещающей. [37] олигонуклеотиды siRNA in vivo уязвимы к деградации эндонуклеазами и экзонуклеазами плазмы и тканей [39] и показали лишь умеренную эффективность в локализованных местах доставки, таких как человеческий глаз. [40] Доставка чистой ДНК целевым организмам является сложной задачей, поскольку ее большой размер и структура не позволяют ей легко диффундировать через мембраны . [37] олигонуклеотиды siRNA обходят эту проблему благодаря своему небольшому размеру — 21-23 олигонуклеотида. [41] Это позволяет осуществлять доставку с помощью наноразмерных средств доставки, называемых нановекторами. [40]
Хороший нановектор для доставки миРНК должен защищать миРНК от деградации, обогащать миРНК в органе-мишени и облегчать клеточное поглощение миРНК. [39] Три основные группы нановекторов siRNA: на липидной основе, нелипидные на органической основе и неорганические. [39] Нановекторы на основе липидов превосходны для доставки миРНК к солидным опухолям, [39] но при других видах рака могут потребоваться другие органические нановекторы, не основанные на липидах, такие как наночастицы на основе циклодекстрина . [39] [42]
Было показано, что миРНК, доставляемые через наночастицы на основе липидов, обладают терапевтическим потенциалом при заболеваниях центральной нервной системы ( ЦНС) . [43] Расстройства центральной нервной системы нередки, но гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) часто блокирует доступ потенциальных терапевтических средств к мозгу . [43] Было показано, что миРНК, которые нацеливаются на белки, отходящие от поверхности ГЭБ, и замалчивают их, вызывают увеличение проницаемости ГЭБ. [43] siRNA, доставляемая через наночастицы на основе липидов, способна полностью пересекать ГЭБ. [43]
Огромной трудностью в доставке siRNA является проблема ненацеливания. [37] [40] Поскольку гены читаются в обоих направлениях, существует вероятность того, что даже если предполагаемая антисмысловая цепь миРНК будет прочитана и выбьет целевую мРНК, смысловая цепь миРНК может нацеливаться на другой белок, участвующий в другой функции. [44]
Результаты фазы I первых двух терапевтических исследований RNAi (показаны для лечения возрастной макулярной дегенерации , также известной как AMD) показали в конце 2005 года, что siRNA хорошо переносятся и имеют подходящие фармакокинетические свойства. [45]
В ходе клинического исследования фазы 1 41 пациенту с распространенным раком, метастазировавшим в печень, вводили РНКи , доставленные через липидные наночастицы . РНКи нацелена на два гена, кодирующих ключевые белки роста раковых клеток: фактор роста эндотелия сосудов ( VEGF ) и белок веретена кинезина ( KSP ). Результаты показали клинические преимущества: рак либо стабилизировался через шесть месяцев, либо регрессировал метастазирование у некоторых пациентов. Фармакодинамический анализ образцов биопсии пациентов выявил наличие в них конструкций РНКи, что доказывает, что молекулы достигли намеченной цели. [46] [47]
Испытания, подтверждающие концепцию, показали, что миРНК, нацеленные на Эболу, могут быть эффективными в качестве постконтактной профилактики у людей, при этом 100% приматов, кроме человека, выживают после смертельной дозы заирского Эболавируса, самого смертоносного штамма. [48]
В настоящее время SiRNA синтезируются химическим путем и поэтому юридически классифицируются в ЕС и США как простые лекарственные средства. Но поскольку биоинженерные миРНК (BERA) находятся в стадии разработки, они будут классифицироваться как биологические лекарственные средства, по крайней мере, в ЕС. Развитие технологии BERAS ставит вопрос о категоризации лекарств, имеющих одинаковый механизм действия, но производимых химическим или биологическим путем. Эту несогласованность следует устранить. [49]
Существует большой потенциал использования РНК-интерференции (РНКи) в терапевтических целях для обратимого подавления любого гена. Чтобы РНКи реализовала свой терапевтический потенциал, малая интерферирующая РНК (миРНК) должна быть доставлена к месту действия в клетках тканей-мишеней. Но поиск безопасных и эффективных механизмов доставки является основным препятствием на пути к реализации полного потенциала терапии на основе миРНК. Немодифицированная миРНК нестабильна в кровотоке, потенциально может вызывать иммуногенность и с трудом перемещается по клеточным мембранам. [50] В результате необходимы химические изменения и/или инструменты доставки для безопасного переноса миРНК к месту ее действия. [50] Существует три основных метода доставки миРНК, которые различаются по эффективности и токсичности.
В этом методе миРНК сначала должна быть сконструирована против целевого гена. После того как миРНК настроена против гена, ее необходимо эффективно доставить посредством протокола трансфекции. Доставка обычно осуществляется с помощью катионных липосом , полимерных наночастиц и липидной конъюгации. [51] Этот метод выгоден, поскольку он может доставлять миРНК в большинство типов клеток, имеет высокую эффективность и воспроизводимость и предлагается коммерчески. Наиболее распространенными коммерческими реагентами для трансфекции миРНК являются липофектамин и неоновая трансфекция. Однако он не совместим со всеми типами клеток и имеет низкую эффективность in vivo. [52] [53]
Электрические импульсы также используются для внутриклеточной доставки миРНК в клетки. Клеточная мембрана состоит из фосфолипидов, что делает ее восприимчивой к электрическому полю. Когда инициируются быстрые, но мощные электрические импульсы, молекулы липидов переориентируются, претерпевая при этом термические фазовые переходы из-за нагрева. Это приводит к образованию гидрофильных пор и локализованным нарушениям в липидной двухслойной клеточной мембране, что также приводит к временной потере полупроницаемости. Это обеспечивает выход многих внутриклеточных материалов, таких как ионы и метаболиты, а также одновременное поглощение лекарств, молекулярных зондов и нуклеиновых кислот. Для клеток, которые трудно трансфицировать, выгодна электропорация, однако при этом методе гибель клеток более вероятна. [54]
Этот метод был использован для доставки миРНК, нацеленной на VEGF, в ксенотрансплантированные опухоли у голых мышей, что привело к значительному подавлению роста опухоли. [55]
Эффекты подавления генов трансфицированных сконструированных миРНК обычно временны, но эту трудность можно преодолеть с помощью подхода РНКи. Доставку этой миРНК из матриц ДНК можно осуществить с помощью нескольких рекомбинантных вирусных векторов на основе ретровируса, аденоассоциированного вируса, аденовируса и лентивируса . [56] Последний является наиболее эффективным вирусом, который стабильно доставляет миРНК к клеткам-мишеням, поскольку он может трансдуцировать неделящиеся клетки, а также непосредственно воздействовать на ядро. [57] Эти специфические вирусные векторы были синтезированы для эффективного облегчения миРНК, которая не пригодна для трансфекции в клетки. Другой аспект заключается в том, что в некоторых случаях синтетические вирусные векторы могут интегрировать миРНК в геном клетки, что обеспечивает стабильную экспрессию миРНК и долгосрочный нокдаун гена. Этот метод выгоден, поскольку он эффективен in vivo и для трудно трансфицируемых клеток. Однако возникают проблемы, поскольку он может вызывать противовирусные реакции в некоторых типах клеток, приводящие к мутагенным и иммуногенным эффектам.
Этот метод потенциально может быть использован для подавления генов центральной нервной системы для лечения болезни Хантингтона . [58]
Спустя десятилетие после открытия механизма RNAi в 1993 году фармацевтический сектор вложил значительные средства в исследования и разработки терапии siRNA. Эта терапия имеет несколько преимуществ перед малыми молекулами и антителами. Его можно вводить ежеквартально или каждые шесть месяцев. Еще одним преимуществом является то, что, в отличие от низкомолекулярных и моноклональных антител, которым необходимо распознавать специфическую конформацию белка, миРНК функционирует путем спаривания оснований Уотсона-Крика с мРНК. Следовательно, любая молекула-мишень, которую необходимо обработать с высокой аффинностью и специфичностью, может быть выбрана, если доступна правильная нуклеотидная последовательность. [38] Одной из самых больших проблем, которую пришлось преодолеть исследователям, была идентификация и создание системы доставки, через которую лечебные препараты поступали бы в организм. И что иммунная система часто ошибочно принимает РНКи-терапию за остатки инфекционных агентов, которые могут вызвать иммунный ответ. [4] Животные модели не отражали точно степень иммунного ответа, который наблюдался у людей, несмотря на обещания инвесторов отказаться от лечения РНКи. [4]
Однако было несколько компаний, которые продолжили разработку РНКи-терапии для людей. Alnylam Pharmaceuticals , Sirna Therapeutics и Dicerna Pharmaceuticals — лишь немногие из компаний, которые все еще работают над выводом на рынок РНКи-терапии. Было обнаружено, что почти все препараты siRNA, вводимые в кровоток, накапливаются в печени. Вот почему большинство первых целей лекарств были заболеваниями, поражающими печень. Повторные разработки также пролили свет на улучшение химического состава молекулы РНК для снижения иммунного ответа, что впоследствии практически не вызывает побочных эффектов. [59] Ниже перечислены некоторые одобренные методы лечения или методы лечения, находящиеся в стадии разработки.
В 2018 году Alnylam Pharmaceuticals стала первой компанией, одобренной FDA для терапии siRNA . Онпаттро (патисиран) был одобрен для лечения полиневропатии наследственного транстиретин-опосредованного (hATTR) амилоидоза у взрослых. hATTR — редкое, прогрессирующее изнурительное состояние. При амилоидозе hATTR неправильно свернутый белок транстиретин (TTR) откладывается во внеклеточном пространстве. В типичных условиях сворачивания тетрамеры TTR состоят из четырех мономеров. Наследственный амилоидоз ATTR вызван дефектом или мутацией гена транстиретина (TTR), который передается по наследству. Замена всего лишь одной аминокислоты приводит к изменению тетрамерных белков транстиретина, в результате чего образуется нестабильный тетрамерный белок транстиретин, который агрегируется в мономеры и образует нерастворимые внеклеточные амилоидные отложения. Накопление амилоида в различных системах органов вызывает кардиомиопатию, полинейропатию, желудочно-кишечную дисфункцию. От него страдают 50 000 человек во всем мире. Для доставки препарата непосредственно в печень миРНК заключена в липидную наночастицу. Молекула миРНК 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. [60] [61]
Традиционно трансплантация печени была стандартным методом лечения наследственного транстиретинового амилоидоза, однако ее эффективность может быть ограничена стойким отложением транстиретинового амилоида дикого типа после трансплантации. Существуют также низкомолекулярные препараты, которые обеспечивают временное облегчение. До выпуска Onpattro возможности 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 был присвоен статус орфанного препарата, присвоенный тем методам лечения, которые предназначены для безопасного лечения заболеваний, от которых страдают менее 200 000 человек. [62]
Наряду с Онпаттро был также обнаружен еще один терапевтический препарат, способствующий интерференции РНК (Партисиран), который обладает свойством ингибировать синтез транстиретина в печени. Целевая информационная РНК (мРНК) в результате расщепляется крошечными интерферирующими РНК, связанными с РНК-индуцированным комплексом молчания . Патисиран, исследовательский терапевтический препарат РНКи, использует этот процесс для уменьшения выработки мутантного транстиретина и транстиретина дикого типа путем расщепления 3-нетранслируемой области мРНК транстиретина. [63]
В 2019 году FDA одобрило вторую РНКи-терапию — Гивлаари (гивосиран), используемую для лечения острой печеночной порфирии (ОГП). Заболевание возникает из-за накопления токсичных молекул порфобилиногена (ПБГ), которые образуются при выработке гема. Эти молекулы накапливаются в разных органах, что может привести к симптомам или приступам АГП.
Гивлаари — это препарат siRNA, который подавляет экспрессию синтазы аминолевулиновой кислоты 1 (ALAS1), фермента печени, участвующего в ранней стадии производства гема. Понижение уровня ALAS1 снижает уровень нейротоксических промежуточных продуктов, вызывающих симптомы АГП. [38]
Годы исследований привели к лучшему пониманию методов лечения siRNA, помимо тех, которые влияют на печень. Alnylam Pharmaceuticals в настоящее время занимается разработкой методов лечения амилоидоза и заболеваний ЦНС, таких как болезнь Хантингтона и болезнь Альцгеймера . [4] Недавно они также начали сотрудничать с Regeneron Pharmaceuticals для разработки методов лечения заболеваний ЦНС, глаз и печени.
По состоянию на 2020 год ONPATTRO и GIVLAARI доступны для коммерческого применения, а две siRNA, лумасиран (ALN-GO1) и инклисиран , были поданы в FDA для подачи заявки на новый препарат. Несколько siRNA проходят фазу 3 клинических исследований, и еще больше кандидатов находятся на ранней стадии разработки. [38] В 2020 году компании Alnylam и Vir Pharmacy объявили о партнерстве и начали работу над терапией RNAi, которая будет лечить тяжелые случаи COVID-19. [64]
Другими компаниями, добившимися успеха в разработке линии терапии siRNA, являются 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 терапию siRNA, поскольку видят потенциальный успех этой области биологических препаратов. [65]
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )