化學修飾對siRNA藥物活性影響的機理研究

《化學修飾對siRNA藥物活性影響的機理研究》是依託北京大學，由梁子才擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：化學修飾對siRNA藥物活性影響的機理研究
• 項目負責人：梁子才
• 依託單位：北京大學
• 項目類別：面上項目

項目摘要

小核酸（siRNA）技術和小核酸製藥已經成為生物製藥的重要新興戰略領域。化學修飾不僅是保持小核酸藥物在體內外穩定性的必須，也是避免激活生物體先天免疫機制的重要手段和消除脫靶效應的有力措施。但化學修飾往往引起一部分小核酸活性的極大喪失，而其機制至今尚未闡明。我們在前期工作中發現，通過對化學修飾位置與小核酸活性的相關性系統研究，通過對19個核苷酸進行逐個修飾，揭示了siRNA上不同位點對化學修飾耐受的不一致性，在國際上第一次發現了能夠在修飾狀態下引起siRNA活性的普遍降低的小核酸位點。在本申請項目中，我們將對siRNA的化學修飾進行更廣泛的研究，確立化學修飾的性質和位置與其對小核酸藥物活性的影響，探索這一影響的結構生物學基礎和生物進化規律及其在小核酸製藥中的意義。本課題研究將在完善小核酸化學修飾方法，並以此為探針發現小核酸與其他小核酸干擾體系相關分子的作用機制方面具有重要意義。

結題摘要

小核酸（siRNA）因其自身特有的沉默基因的作用被廣泛套用於基因功能研究，小核酸製藥也已成為生物製藥方向的一個極為重要新興戰略領域。在小核酸藥物開發研究中，人們必須對siRNA 進行化學修飾以克服天然siRNA本身在血清穩定性以及脫靶效應等方面的局限性。既往研究發現修飾後的siRNA在血清穩定性等方面得到了顯著提高，卻會影響沉默基因的活性，但其影響又無規律可循。因此，如何合理地修飾才能使siRNA 在提高血清穩定性的同時又不喪失活性是這個領域的一個挑戰。本項目系統研究了siRNA化學修飾位點與活性兩者間的關係，取得了對siRNA引導鏈14 位點的所有化學修飾會導致小核酸失活的重要發現，且這一規律在siRNA中普遍存在。進一步機制研究闡明14 位點的修飾通過空間位阻影響AGO 2蛋白中的高度保守區域L2 環的功能，進而減少AGO 2 蛋白的小核酸裝載活性和切割活性並最終導致siRNA失活。 通常siRNA的兩條鏈都可能作為guide鏈進入Ago2，因此我們希望通過化學修飾增加siRNA鏈的選擇性，降低siRNA的脫靶效應，乃至進一步提高siRNA的作用時間。研究發現，siRNA兩條鏈都有很好的活性時，在一條鏈的9、10位點進行甲氧乙基修飾，修飾鏈的活性不受影響，未修飾鏈的活性明顯降低，並且影響鏈在Ago2中的裝載量是影響鏈活性的原因之一。此外，由於不同的siRNA支持不同的unwinding途徑，因此推測slicer-dependent途徑和slicer-independent途徑是同時存在的，選擇哪條途徑打開雙鏈可能與siRNA本身的特點有關。將9、10位的甲氧乙基與實驗室之前報導的14位甲基同時修飾，體外實驗顯示聯合修飾可以更好的降低脫靶效應。本研究為小核酸藥物研發中小核酸的穩定化提供了指導。