反义核酸药物

反义核酸药物

反义核酸药物的研究现状

生理科学进展2000年第2期第31卷综述

作者：李学军

单位：北京医科大学基础医学院药理学系，北京100083

关键词：反义寡核苷酸；反义药物；基因治疗

摘要反义药物以其合理设计药物的可能性和精确的特异性广泛吸引了人们的注意，但反义药物的研究并非如人们最初预想的那样简单。本文从其特异性，稳定性，透过靶细胞的能力，作用强度，活性判定，给药途径，安全性和毒性，生产成本等诸方面对反义药物的研究现状，现存问题进行了综述。相信伴随这些问题的解决，反义药物很可能成为药典的一部分，给疾病的治疗带来益处。

学科分类号Q786；R966

Current Status of Antisense Drugs

LI Xue-Jun

（Department of Pharmacology, Beijing Medical University, Beijing 100083）

Abstract The antisense was first imagined as the therapeutic drug at the end of 1970. After 20 years the antisense drugs have been hitting into the market from laboratory and clinical research. Antisense captures general attention with their promise of rational drug design and exquisite specification. But antisense drugs are far more difficult to produce than were originally anticipated. This article reviewed the current situation and present questions involved in their specificity, stability, potency, toxicology , intracellular delivery, administration routes and costs of manufacture, etc. It is likely that the antisense drugs will be a part of the pharmacopoeia in the future and benefit for treatment of human diseases with the solution of present questions.

Key words Antisense oligonucleotides; Antisense drugs; Gene therapy

反义核酸药物即反义寡核苷酸（antisense oligonucleotide，ODNs ）其核苷酸序列可与靶mRNA或靶DNA互补，抑制或封闭该基因的转录和表达，或诱导RNase H识别并切割mRNA, 使其丧失功能。反义核酸药物是药理学的新领域或革命［1］，即：新的药物——反义寡核苷酸；新的药物受体——mRNA；新的受体结合方式——Watson-Crick杂交；新的药物受体结合后反应: （1) RNase H介导的靶RNA 的降解；（2）抑制DNA 的复制和转录及转录后的加工和翻译等。应该说，ODNs治疗比传统的治疗有更高的特异性。从70年代末到现在二十年过去了，反义核酸药物已从实验室研究进入市场。特别是第一个反义核酸药物Fomivirsen上市后，人们对反义疗法更为重视。

ODNs可以作为研究工具，用于对一些特定蛋白和基因的生理功能的研究，也可作为治疗药物用于病毒性疾病、心血管系统疾病、癌症和感染性疾病等许多疾病的治疗。然而，开发这些药物并非易事，首先，消除单个基因

的能力还需要进一步的证实，而且一些不

期望产生的非反义作用逐渐显现出来。虽然，某些非反义作用也肯定有治疗价值，但由于非反义作用通常是不可预知的，因此，难以以此

来合理设计药物［2］。

目前的研究现状及存在的问题主要有以下几个方面：

一、ODNs能否以序列依赖的方式调节特异蛋白的功能

反义核酸药物尽管存在一些非特异的作用，但仍能在体内外结合到特异的RNA上，选择性地减少靶基因的产生而产生药理学作用。

为了解决这一问题，科学家通常需要设计多个针对不同RNA区域的ODNs，找出作用较强和选择性较高的ODNs；另外，在设计反义化合物时，注意选择特别易于遭受攻击的靶基因或靶点［2］；此外，反义ODN的长度也与特异性有关，一般来说，越长其特异性越高，大于17个碱基的寡核苷酸与非靶基因杂交的可能性不大，但在体内经过代谢过程可能使链长度缩短，仍有可能与非靶基因结合。目前，反义ODN 的长度多为15～20个碱基，一般可在统计学上保证其特异性。总之，经过认真的选择，设立合适的对照并作出剂量反应曲线，通过大量和仔细的实验，ODNs作为有效的研究工具和治疗药物是可能的。

需要提及的是，理论上靶基因或靶序列在基因组里只出现一次，但目前还从未证实反义核酸药物具有只敲除一个基因的能力［3］。

另外，一些ODNs的作用来自于它的非反义作用，这似乎是不利的，但只要该作用有益，而且有高的治疗指数，仍然有临床应用价值。如抗凝血酶的寡核苷酸，就以其非反义机制产生作用，现在该药正在进行临床前的实验。还有另一个非反义寡核苷酸，即整合酶的抑制剂也正作为抗HIV药用于临床实验［4］。

二、ODNs在体内的稳定性

反义寡核苷酸必须不被内源性核酸酶降解，并被送到靶细胞内才能产生最大的效应。ODNs虽能用病毒载体转入细胞内，但考虑到安全性和临床的应用，促使人们研究和开发非病毒转移系统，即对ODNs 作化学修饰和结构改造。

化学修饰可以增加反义ODN 的稳定性。方法主要有：（1)改变立体构型，如由天然的糖苷键改为α型；（2)ODN的磷酸二酯键被甲基、乙基和硫等化学基团取代和修饰；（3)ODN的末端修饰，如连接疏水基团——胆固醇；（4)肽核酸（peptide nucleic acids ，PNAs)用多肽取代磷酸二酯键，肽核酸在化学上与肽和蛋白质更为接近,是一类非常有希望的基因治疗药物，最近有许多研究进展。开发PNA作为治疗药物在不久的将来可能产生突破，PNA 的反义活性已在培养的神经细胞甚至在