RNAi療法因為能夠有效靶向普通藥物無(wú)法靶向的蛋白而成為醫藥界所關(guān)注的醫療手段。但是與其它靶向療法一樣，RNAi療法也會(huì )產(chǎn)生脫靶效應，而這些脫靶效應可能造成嚴重的毒副作用。日前，Alnylam Pharmaceuticals公司的研究人員對N-乙酰半乳糖 (GalNAc) 綴合的RNAi 造成肝 臟毒副作用的機制進(jìn)行了詳盡的研究，并且找出降低這種RNAi療法脫靶效應的簡(jiǎn)單方案。
GalNac能夠與肝細胞表面的去唾液酸糖蛋白受體 (asialoglycoprotein receptor，ASGPR) 結合并且轉移到細胞內部，因此將GalNac綴合在RNAi 前體的末端能夠促使RNAi前體向肝 臟的靶向運送。已有的對RNAi藥物的篩選方法大多聚焦于藥物的療效上，但是臨床試驗結果表明，很多GalNac綴合的RNAi候選藥物可能導致嚴重肝 臟毒副作用。因此，了解肝 臟毒副作用產(chǎn)生的原因并且修正對RNAi藥物的篩選標準，是開(kāi)發(fā)RNAi療法的生物技術(shù)公司需要解決的難題。
GalNac綴合的RNAi療法產(chǎn)生肝 臟毒副作用的原因可能有以下幾種：
RNAi藥物在肝細胞內溶酶體 (endolysosome) 內過(guò)度富集而干擾了內溶酶體的正常功能；
用于提高RNAi藥物穩定性的化學(xué)修飾可能產(chǎn)生**；
RNAi藥物的脫靶效應。
Alnylam公司的研究人員首先通過(guò)一系列實(shí)驗證明GalNac綴合的RNAi藥物的肝 臟毒副作用不是由于上述原因中的第一種和第二種造成的。RNAi 藥物被導入體內時(shí)是以20~25個(gè)核苷酸的雙鏈RNAi前體的形式存在。這種RNAi前體需要與RNA誘導沉默復合體 (RNA-induced silencing complex，RISC) 結合, 并且被RISC處理后產(chǎn)生反義RNA片段才能行使它干擾mRNA轉譯的作用。
研究人員設計出一種RNAi前體，它雖然有和RNAi藥物相同的結構和化學(xué)修飾，但是無(wú)法被RISC處理產(chǎn)生成熟的反義RNA片段。他們發(fā)現這種RNAi前體雖然依然能夠在內溶酶體中富集，但是對肝細胞的**大幅度下降。這一結果表明干擾內溶酶體功能不太可能是肝細胞**產(chǎn)生的原因。它同時(shí)意味著(zhù)提高RNAi藥物穩定性的化學(xué)修飾同樣不太可能是肝細胞**產(chǎn)生的原因。因為大部分RNAi前體都沒(méi)有被RISC處理，它們依然保留著(zhù)提高穩定性的化學(xué)修飾。
▲RNAi的發(fā)現被認為是每十年一次的重大科學(xué)突破，它代表了當今生物學(xué)和藥物研發(fā)領(lǐng)域最有前途和前沿的領(lǐng)域之一。（圖片來(lái)源：Alnylam Pharmaceuticals）
對mRNA轉譯的調控可以通過(guò)RNAi和microRNA兩種手段來(lái)進(jìn)行。RNAi通過(guò)與靶向mRNA的完全序列匹配導致mRNA被降解。而microRNA則通過(guò)與靶向mRNA的不完全序列匹配來(lái)抑制轉譯或者降低mRNA的穩定性。RNAi療法中產(chǎn)生的反義RNA片段不但可以與靶向mRNA通過(guò)完全序列匹配而結合，還可能與其它mRNA通過(guò)不完全序列匹配進(jìn)行結合，從而產(chǎn)生類(lèi)似于microRNA的轉譯調節效果。實(shí)驗結果表明這一脫靶效應恰恰是肝 臟**產(chǎn)生的原因。那么如何防止RNAi藥物的脫靶效應呢？
因為RNAi與mRNA序列的結合是通過(guò)完全序列匹配或幾乎完全序列匹配來(lái)完成的，所以更改RNAi序列中的一兩個(gè)核苷酸對結合效果的影響不大。而microRNA與mRNA的結合是通過(guò)不完全序列匹配來(lái)完成的，更改其中一兩個(gè)核苷酸會(huì )導致microRNA無(wú)法與靶點(diǎn)序列結合。研究人員利用了RNAi和microRNA與mRNA結合的不同機理，在他們設計的RNAi序列中故意加入了一個(gè)無(wú)法與任何堿基配對的核苷酸。這一改進(jìn)對RNAi與原有靶點(diǎn)的結合影響很小，但是大幅度降低了它以microRNA的作用方式調節其它mRNA轉錄的機會(huì )。這種改良同時(shí)顯著(zhù)降低了RNAi藥物的肝 臟**。
雖然理論上RNAi療法以microRNA的作用方式產(chǎn)生脫靶效應的風(fēng)險無(wú)法完全排除，但是這項研究開(kāi)發(fā)出的改良RNAi設計策略可能將RNAi療法在臨床試驗中因為肝 臟**的失敗率從30~40%降低到5%左右。對于開(kāi)發(fā)RNAi療法的生物技術(shù)公司來(lái)說(shuō)無(wú)疑是值得采納的設計手段。
參考資料：
[1] Recognizing and Addressing Critical RNAi Off-targeting Issue
[2] Selection of GalNAc-conjugated siRNAs with limited off-target-driven rat hepatotoxicity
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