反義藥物

反義技術(antisense technology)是近些年來發展的一種全新的藥物設計方法，主要是根據鹼基互補配對原則和核酸雜交原理，利用人工合成、天然存在的互補寡核苷酸片段，與目的基因(單鏈、雙鏈DNA)或信使核糖核酸(mRNA)的特定序列相結合，從基因複製、轉錄、剪接、轉運翻譯等水平上調節靶基因的表達，干擾遺傳信息從核酸向蛋白質的傳遞，從而達到抑制、封閉或破壞靶基因的目的。利用這一技術開發的藥物稱為反義藥物，通常是指反義寡核苷酸，即人工合成的DNA或RNA單鏈片段，主要包括反義DNA(AS-ODN)，反義RNA(ASON)，多肽核酸(PNA)，核酶(ribozyme)等。

作用機制

反義藥物主要指反義寡核苷酸（ODNs），根據核酸雜交原理 ,反義藥物能與特定基因雜交 ,在基因水平干擾致病蛋白的產生過程 ,即干擾遺傳信息從核酸向蛋白質的傳遞。 蛋白質在人體代謝中扮演非常重要的角色 ,幾乎所有的人類疾病都是由蛋白質的異常引起的 , 無論是宿主疾病 (腫瘤等 )還是感染疾病 (肝炎等 )。 傳統藥物主要是直接作用於致病蛋白本身 ,反義藥物則作用於產生蛋白的基因 ,因此可廣泛套用於多種疾病的治療 ,如傳染病、炎症、心血管疾病及腫瘤等。與傳統藥物比較反義藥物更具有選擇性 ,因此也更高效低毒。

反義藥物的優缺點

優點

特異性較強，一個15聚體的反義寡核苷酸含有30-45氫鍵，而低分子的傳統藥物（200-600u）與靶點一般只形成1-4個鍵；

信息量較大，遺傳信息從DNA-RNA-蛋白質，用互補寡核苷酸阻斷某種蛋白的合成是很準確的；

反義藥物以核酸為靶點，與蛋白質作為靶點比較，更易合理設計新藥物。由於作用於遺傳信息傳遞的上游，所需藥量較低，副作用可能較少。

缺點

劑量依賴性的副作用 ,包括脾腫大、血小板減少、免疫刺激、肝中酶 (天冬氨酸轉氨酶 ,丙氨酸轉氨酶 )水平升高、部分凝血致活酶的活化時間延長和補體的活化等。

反義藥物的研究進展

反義藥物研究始於1978年，以後隨著人類基因組計畫的飛速發展以及針對某些發病率高又暫無有效治療藥物的疾病，反義藥物治療的研究興趣逐年高漲。目前已經證實許多疾病的病因與基因有關。

第一代反義藥物

第一代反義藥物是由合成DNA單體製成的。它經修飾後僅含一種硫磺物質，以替代核苷酸之間磷酸連線的氧分子。迄今，由於這種稱作硫代磷酸酯變體的硫代磷酸醋寡脫氧核昔酸（PS-ODN）在遇到組織核酸酶時能提高藥物的穩定性，並且能延長血槳的半衰期，所以它廣泛套用於多數寡脫氧核苷酸類藥品中。由於它們對靶RNA的結合親和力較弱並對核酸酶消化產生連續的不適當抗性，所以它們的主要問題是相對缺乏潛能。

面對DNA寡脫氧核苷酸製劑在臨床試驗中出現的種種問題，許多製藥公司並未氣餒，在繼續進行臨床研究的基礎上，還進行了多種嘗試，例如通過增加針對核糖的2’-O-烷基化（2’MDE）修飾、嗎啉化、磷醯胺酯化（NPs）、肽核酸（PNA）核酸鎖（LNA）、六環核酸或三環DNA等多種方式，對反義藥物的骨架結構進行適當修飾，從而提高了反義藥物的靶標親和力、核酸酶抗性，減少其毒劇作用，避免產生免疫反應；另外，還通過對一些重要的化學製劑改造，改善反義藥物的穩定性，增加了口服、灌腸等新給藥途徑。從而推出了第二代反義藥物。

第二代反義藥物

第二代反義藥物包括2’-O-烷基硫代磷酸酯藥物和2’-O-甲基與嗎啉類似物藥物。有些公司把2’MOE化合物加入到寡脫氧核苷酸製劑中。含有全或部分2’MOE衍生單體的寡脫氧核苷酸製劑可以提高藥物潛能和通過減少免疫刺激提高耐受性，增加對核酸酶降解的抗性，有助於減少用藥量和延長用藥間隔時間。但是，研究人員在研究中發現，與DNA寡脫氧核苷酸製劑相比，儘管含有2’MOE的寡脫氧核苷酸製劑提高了穩定性，但是表明僅在與DNA結合的親和力方面有一定的改進。MBO作為第二代反義化合物，其套用剛剛開始，其潛在作用還有待進一步探索。

為進一步改進反義寡核苷酸的性質，克服第一代反義藥物的缺點，以磷酸二醋寡脫氧核苷酸為基礎，設計了嵌合性的寡核苷酸，由於這些嵌合性寡核苷酸包含多種類型的骨架形式，所以稱之為混合骨架寡核昔酸(MBO)。與磷酸二醋寡脫氧核苷酸相比，眾多經過精心設計的MOB，尤其是雜合寡核苷酸反義效價有所提高，安全性亦有所改善，已顯示出良好的套用前景。MOB作為第二代反義藥物，其套用剛剛開始，其潛在作用還有待進一步探索。

第三代反義藥物

第三代反義藥物分為2類:一類是雙鏈短干擾RNA（siRNA），另一類是單鏈核酸鎖（LNA）寡核昔苷酸。在細胞培養的轉染製劑提呈過程中，對於靶mRNA和蛋白，用低於1納米摩爾濃度的雙鏈siRNA和單鏈LNA寡核苷酸都產生重要的還原反應。與第一代和第二代反義藥物相比，儘管在體內試驗中都能到達作用的部位，但這第三代反義藥物的藥效要明顯得多，並且預示著良好的臨床套用前景。遺憾的是，未經修飾的siRNA在體內具有不穩定性，在循環過程中雙鏈體易解旋並受到核酸酶的降解。

反義藥物的未來

近年來，反義藥物在臨床前實驗及臨床試驗中取得了喜人的結果，反義技術也得到進一步發展。

目前，反義藥物研究仍存在一些問題，如最佳作用靶序列的確定、透膜性及靶向性、非反義作用及合成成本等。細胞解鏈及編輯RNA進化機理的闡述、計算機輔助藥物設計及生物晶片技術和發展可能有助於反義藥物作用靶序列的選擇。反義藥物的各種化學修飾包括第二、第三代寡核苷酸明顯增強了反義作用效果並降低了副作用。藥物傳遞系統如膽固醇、多聚賴氨酸、轉鐵蛋白-多聚賴氨酸及半乳糖配體連線和陽離子脂質體或抗體靶向脂質體包裹將改善反義藥物的生物利用度或增強靶向性。

發展趨勢

1.能以序列依賴的方式調節特異蛋白的功能

2.在體內有更高的穩定性

3.更加無害地穿透細胞

4.增強抑制靶基因的表達能力

5.增加作用強度

6.更易判斷活性

7.加大口服及其它給藥途徑的研究

8.降低毒性

9.降低生產的成本

隨著基因組序列信息的不斷增加, 科學家需要有效的研究方法以迅速證實靶基因的生物功能, 並希望能開發出與靶基因相互作用的有效治療藥物。ODNs 是最能邏輯解決這些問題的工具,也是合理設計和開發藥物的重要途徑。