Ugrás a tartalomhoz

Kis interferáló RNS

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
RNSi-mediáció emlőssejttenyészetben

A kis interferáló RNS (siRNS), más néven rövid interferáló RNS vagy csendesítő RNS 20–24 (általában 21) bázispár hosszú, a miRNS-hez hasonló és az RNS-interferencia-útban (RNSi) résztvevő kétszálú, eleinte nemkódoló RNS-ek osztálya. Interferál a komplementer nukleotidszekvenciájú gének expressziójával az mRNS transzkripció utáni bontásával, megakadályozva a transzlációt.[1][2] 1998-ban fedezte fel Andrew Fire, a Carnegie Tudományos Intézet és Craig Mello, a Massachusettsi Egyetem dolgozója.

Szerkezet[szerkesztés]

siRNS sematikus ábrája

A természetes siRNS-ek szerkezete jól meghatározott, rövid (általában 20–24 bp) dsRNS foszforilált 5’- és hidroxilált 3’-végekkel két túlcsorduló nukleotiddal. A Dicer katalizálja a hosszú dsRNS-ekből és shRNS-ekből való siRNS-előállításts.[3] A sejtekbe transzfekcióval vihetők be. Mivel elvben bármely gén expressziója csökkenthető komplementer siRNS-sel, azok fontos eszközök a génfunkció ellenőrzésére és a géncélzásra.

Történet[szerkesztés]

1998-ban Andrew Fire és Craig Mello felfedezték az RNSi-mechanizmust a Caenorhabditis elegans génexpresszióját vizsgálva.[4] Az RNSi kutatásáért 2006-ban Nobel-díjat kaptak. A siRNS-eket és poszttranszkripciós géncsendesítésben (PTGS) játszott szerepüket növényekben fedezte fel David Baulcombe et al. a norwichi Sainsbury Laboratóriumban, és a Science-ben számoltak be róla 1999-ben.[5] Thomas Tuschl et al. 2001-ben a Nature-ben számoltak be arról, hogy szintetikus siRNS-ek emlőssejtekben RNSi-t indukálhatnak.[6] 2001-ben egy gén expresszióját kémiailag előállított siRNS emlőssejtekbe injektálásával csökkentették Tuschl et al. E felfedezések növelték az RNSi iránti érdeklődést az orvosi kutatás és a gyógyszerfejlesztés terén. A siRNS-terápiák jelentősen fejlődtek a szerves (szénalapú) és szervetlen (nem szénalapú) nanorészecskékkel, melyeket sikeresen használtak gyógyszerek agyba juttatásához. Azonban a humán siRNS-alkalmazás akadályai jelentősek, ezek egyike a nem specifikus hatás.[2] Továbbá e terápiák elindíthatják a veleszületett immunitást.[4] Az állatmodellek a válasz mértékét nem mutatják meg pontosan emberben, így a humán siRNS-terápiák tanulmányozása nehéz.

2020-tól siRNS-terápiákat fogadtak el és új módszerek jelentek meg e kihívások teljesítésében. Kaphatók elfogadott terápiák és néhány terápia elfogadásra vár.[7][8]

Mechanizmus[szerkesztés]

A természetes siRNS-ek általi transzlációrepressziós géncsendesítés mechanizmusa a következő:

siRNS-hatásmechanizmus
  1. A hajtű-, komplementer RNS-ekből vagy RNS-dependens RNS-polimerázokból származó hosszú dsRNS-t a Dicer endoribonukleáz bontja. Ez a hosszú dsRNS-t siRNS-sé bontja, így kialakulhat az RNS-indukált csendesítőkomplex (RISC).
  2. Miután a siRNS a sejtbe lép, más fehérjékbe kerül, létrehozva a RISC-et
  3. A siRNS a RISC-ben egyszálú siRNS-ekké alakul.
  4. Az 5’-végi bázispárosodás miatt termodinamikailag kevésbé stabil szál a RISC része marad
  5. A RISC része megkeresi és megtalálja a komplementer mRNS-t
  6. Miután az egyszálú siRNS, a RISC része az mRNS-hez köt, annak bontását okozza.
  7. Az mRNS-t a siRNS vágja, ezért a sejt hibásként érzékeli, lebontja, így nem történik meg az mRNS transzlációja aminosavakká, így a fehérjeképzés se. Így az mRNS-t kódoló gén csendesül.

A siRNS a miRNS-hez hasonlít, azonban utóbbiak rövidebb tőköri RNS-ekből származnak. A miRNS-ek elsősorban transzlációrepresszióval hatnak és szélesebb tartományban hatnak, míg a siRNS-ek specifikusabbak az mRNS transzláció előtti bontásával, teljes komplementaritással.[9][10]

RNSi-indukció siRNS-ekkel vagy bioszintetikus prekurzoraikkal[szerkesztés]

Fehérjedoménenként színezett Dicer

Az exogén siRNS-transzfekciós knockdown gyakran nem megfelelő átmeneti hatásuk miatt, különösen gyorsan osztódó sejtekben. Ez megoldható expresszióvektorral. A siRNS-szekvenciához ekkor a két szál közé kis kört adnak. Az így kapott transzkriptum a Dicer által működő siRNS-sé a szokásos módon alakítható rövid hajtű-RNS (shRNS).[11] Gyakran a transzkripciós kazetták RNS-polimeráz III-promotert (például U6 vagy H1) használnak a kis magi RNS-ek (snRNS) transzkripciójához (az U6 a splicingban vesz részt, a H1 a humán RNáz P RNázrésze). Feltehetően az így kapott siRNS-transzkriptumot a Dicer dolgozza fel.

A génknockdown-hatékonyság növelhető sejtnyomással.[12]

A siRNS-ek aktivitása az RNSi-ben nagyban függ a RISC-kötő képességétől. A duplex siRNS RISC-kötését a szenz szál endonukleázok általi felnyitása és bontása követi. A fennmaradó antiszenz szál–RISC komplex a cél-mRNS-ekhez köthet a transzkripciós csendesítést elindítva.[13]

RNS-aktiváció[szerkesztés]

A dsRNS aktiválhat is génexpressziót, ez a kis-RNS-indukált génaktiváció, röviden RNSa. A promotercélzó dsRNS-ek a megfelelő gének jelentős transzkripciós aktivációját okozhatják. Ezeket humán sejtekben szintetikus dsRNS-ekkel – kis aktiváló RNS-ekkel (saRNS) mutatták ki. Nem ismert, mennyire állandósult az RNSa más élőlényekben.[14] One report in the Aedes aegypti mosquito has shown there is some evidence for RNAa and can be achieved by short or long dsRNAs targeting promoter regions.[15]

Poszttranszkripciós géncsendesítés[szerkesztés]

A siRNS-indukált poszttranszkripciós géncsendesítést a RISC összeállása indítja el. Ez a génexpressziót a célgéneknek megfelelő mRNS-ek bontásával csendesíti. A folyamat kezdetén az antiszenz vezetőszál a RISC-be kerül, a szenz utasszál lebomlik. Egyes Dicerek felelhetnek a vezetőszál RISC-be helyezéséért.[16] Ezután a siRNS ellenőriz és a RISC-et teljesen komplementer mRNS-szakaszhoz viszi.[17] Az mRNS-bontást feltehetően az Argonaute fehérjék Piwi-doménje katalizálja. Az mRNS ekkor pontosan válik le a célnukleotidok közti foszfodiészter-kötés lebontásával, melyek a 10. és 11. siRNS-nukleotidok közt vannak az 5’-végtől számolva.[18] Ez mRNS-töredékeket hoz létre, melyeket az exonukleázok tovább bontanak. Az 5’-töredéket a 3’-végtől bontja le egy exoszóma, a 3’-töredéket az 5’-végtől az 5’-3’-exonukleáz 1 (XRN1) bontja le.[19] Az mRNS disszociációja a RISC-től további mRNS-ek csendesítését teszi lehetővé. E disszociációt valószínűleg az ATP-hidrolízis által segített külső faktorok segítik.[18]

Néha a cél-mRNS nem bomlik le. Egyes esetekben az endonukleolitikus foszfodiészterváz-bontást a bontás helye körül a siRNS és a cél-mRNS közti eltérések gátolhatják. Máskor az Argonaute-fehérjék tökéletes mRNS–siRNS párosodás esetén se rendelkeznek endonukleázaktivitással tökéletes mRNS–siRNS-párosodás esetén.[18] Ekkor a génexpressziót miRNS-indukált mechanizmus gátolja.[17]

A Ping-Pong-módszer egyszerűsített változata, ahol az Aubergine (Aub) és az Argonaute-3 (Ago3) bontja a piRNS két végét.[2]

A Piwi-kölcsönható RNS-ek (piRNS) transzpozonokat csendesítenek, ők nem siRNS-ek.[20] Ezek 21–35 nt hosszú ncRNS-ek 2019-ben felfedezett osztálya. A génexpresszió-szabályzásban, a transzpozoncsendesítésben és a vírusfertőzés-gátlásban fontos. Korábban az ncRNS-ek „sötét anyagának” tekintették, és több sejtfunkcióban fontosak számos élőlényben.[21]

Transzkripciós géncsendesítés[szerkesztés]

Számos modellszervezet, például a növények (Arabidopsis thaliana), az élesztő (Saccharomyces cerevisiae), a legyek (Drosophila melanogaster) és a férgek (Chaenorhabditis elegans) használatosak kisnemkódoló-RNS-irányított transzkripciós géncsendesítéshez. A humán sejtekben az RNS-irányított transzkripciós géncsendesítést 2016-ban figyelték meg, mikor exogén siRNS-ek GFP-riportergénes transzgenikus elongációs faktor 1α-promotert inhibeáltak.[22] Ennek fő RNSi-vel történő mechanizmusai a DNS-metiláció, a hisztonok poszttranszlációs módosulásai[22] és a kromatin-újramodellezés a célgén körül egy DNS-régióban.

Allélspecifikus géncsendesítés[szerkesztés]

A siRNS-ek lehetséges használata a cél- és nemcélszekvenciák egynukleotidos eltérés alapján való megkülönböztetése. Ez terápiás szempontból fontos a domináns funkciószerzéses rendellenességek csendesítésére, ahol a betegségokozó mutáns allél 1 nukleotidban tér el a vad típusútól. Ezen egynukleotidos eltérést megkülönböztető siRNS-ek allélspecifikus siRNS-ek.[2]

Az ASP-RNSi új RNSi-kategória, melynek célja a domináns mutáns allél szupressziója a megfelelő normál allél expressziójának megtartásával egynukleotidos különbségeik alapján való specificitással.[2] Az ASP-siRNS-ek új és feltehetően jobb alternatívák lehetnek autoszomális domináns genetikai rendellenességek kezelésére, ha a vad típusú allél expressziója a túlélés szempontjából fontos, például a Huntington-kór (HD), a DYT1-disztónia (Gonzalez-Alegre et al. 2003, 2005), az Alzheimer-kór (Sierant et al. 2011), a Parkinson-kór (PD) (Takahashi et al. 2015), az amiloid-laterálszklerózis (Schwarz et al. 2006) és a Machado–Joseph-kór esetén (Alves et al. 2008). Terápiás jelentőségüket bizonyos bőrbetegségek, például az epidermolysis bullosa simplex (Atkinson et al. 2011), az epidermolitikus palmoplantáris keratoderma (Lyu et al. 2016) és az I-es típusú mátrix-cornealisdisztrófia (LCDI) kezelésére (Courtney et al. 2014).[2]

Nemspecifikushatás-elkerülés[szerkesztés]

Az RNSi sok más útvonallal kölcsönhat, 2010-ig ezért alkalmanként nem specifikus hatásokat okozott a kísérleti siRNS-bevitel.[23][24] Ha egy emlőssejt kétszálú RNS-t, például siRNS-t kap, vírusmelléktermékként értelmezheti, immunválaszt okozva. Továbbá mivel a hasonló szerkezetű mikro-RNS-ek nagyrészt nem teljesen komplementer bázispárok kölcsönhatásával hatnak a cél-mRNS-re, a siRNS-beadás nem kívánt célhibát okozhat. A siRNS kémiai módosítása is megváltoztathatja a termodinamikai tulajdonságokat és így az egynukleotidos specificitást.[25]

Veleszületett immunitás[szerkesztés]

Túl sok siRNS bevitele a veleszületett immunválasz miatt okozhat nem specifikus eseményeket.[26] A legtöbb bizonyíték szerint ezt a PKR dsRNS-szenzor okozza, de a retinsav-indukálható gén I (RIG-I) is érintett lehet.[27] A TLR7 általi citokinindukciót is észleltek. A kémiai siRNS-módosítást immunválasz-csökkentéshez használják a génfunkcióban és terápiásan. A nem specifikus hatások egy lehetséges csökkentési módja a siRNS miRNS-sé alakítása.[28] A miRNS-ek a természetben előfordulhatnak, és ezen endogén út révén hasonló génknockdown érhető el alacsony siRNS-koncentráció és alacsonyabb nem specifikus hatások mellett.

Eltérés a céltól[szerkesztés]

A céltól való eltérés is kihívás a siRNS-ek génknockdownra való használatában.[24] Ekkor nem teljesen komplementer géneket csökkent a siRNS (vagyis miRNS-ként működik) adatinterpretációs és lehetséges toxicitást okozva. Ez azonban részben kezelhető megfelelő kontrollkísérletekkel, és siRNS-tervező algoritmusokat fejlesztenek. A genomszintű expresszióelemzés például mikroarray-kkel ennek ellenőrzésére és az algoritmusok pontosítására használható. Dr. Hvorova és társai 2006-os tanulmánya 6 vagy 7 bázispáros szakaszegyezéstt mutatott ki a 3’UTR-ekben nem megfelelően megtalált gének esetén.[29] A siRNA-célok előrejelzésének eszköze ASPsiRNA-erőforrásként érhető el.[30]

Adaptív immunválasz[szerkesztés]

A tiszta RNS-ek rossz immuogének lehetnek, de az RNS-fehérje komplexekkel szemben könnyen készülhet antitest. Sok autoimmun betegségben ilyen antitestek vannak jelen. Nem ismert fehérjéhez kötött siRNS elleni antitest. Egyes siRNS-beviteli módszerek polietilén-glikolt (PEG) adnak az oligonukleotidhoz, csökkentve az exkréciót és növelve a felezési időt. Azonban egy nagy III. fázisbeli kísérletet a IX. faktort célzó PEG–RNS-aptamer kombinációval a Regado Biosciencesnek le kellett állítania a PEG-lal szembeni súlyos anafilaxiás reakció miatt, mely egyes esetekben halált okozott, és jelentős kérdéseket vet fel a siRNS-bevitelhez PEG-oligonukleotidok esetén.[31]

RNSi-telítődés[szerkesztés]

A siRNS-transzfekció sejtekbe általában sok gén expresszióját csökkenti, azonban génerősítést is megfigyeltek. Ezt részben az endogén miRNS-ek előrejelzett géncélpontjai magyaráznak. Több mint 150 siRNS-transzfekciós kísérlet számítógépes elemzése alapján az exogén siRNS-ek telíthetik az endogén RNSi-t, az endogén miRNS-szabályzott gének derepresszióját okozva.[32] Így míg a siRNS-ek nem kívánt nem specifikus hatásokat válthatnak ki – a siRNS–cél részleges egyezés miatti mRNS-csökkentést –, az RNSi-telítődés további nem specifikus hatás, mely a miRNS-szabályzott gének derepressziója miatt jelentkezik, és adatinterpretációs problémákat és toxicitást okozhat.[33]

Kémiai módosítás[szerkesztés]

A kémiai siRNS-módosítást terápiás tulajdonságaik javítására használják. A siRNS a hatás helyére adandó a célszövetek sejtjeiben, hogy az RNSi terápiás célját betöltse. A kézzel frissülő, minden ilyen módosítást tartalmazó adatbázis a siRNAmod.[34] A kémiai siRNS-módosítás okozhat egynukleotidosspecificitás-vesztést.[35]

Terápiás alkalmazások és kihívások[szerkesztés]

Mivel gyakorlatilag bármilyen gént képes csendesíteni, a siRNS-alapú RNSi-t az alapkutatásban és az alkalmazott biológiában is használják.[36]

Az egyik legnagyobb kihívás a siRNS- és RNSi-alapú terápiában a sejtbe juttatás.[37] A siRNS ezenkívül instabil és farmakokinetikailag is könnyen bomlik.[38] A nanorészecskékkel történő bevitel ígéretes lehet.[37] A siRNS-oligonukleotidokat in vivo a plazma- és szöveti endo- és exonukleázok könnyen bontják,[39] és lokálisan, például szemben csak kevéssé hatékonyak.[40] A tiszta DNS célba juttatása nehéz, mivel nagy méretük és szerkezetük akadályozza a membránközi diffúziót.[37] A siRNS-oligomerekkel ez megoldható kis (21–23 nt) méretük miatt.[41] Ez lehetővé teszi a nanovektorokkal történő szállításukat.[40]

Egy jó siRNS-nanovektornak a siRNS-t a bontástól védenie kell, a célszervben dúsítania kell és a sejtbe való felvételét meg kell könnyítenie.[39] A három fő siRNS-nanovektor-csoport: lipidalapú, nem lipidalapú szerves és szervetlen.[39] A lipidalapú nanovektorok szilárd tumorokhoz való siRNS-szállításhoz jók,[39] de más tumorok nem lipidalapú szerves (például ciklodextrinalapú) nanorészecskéket igényelhetnek.[39][42]

A lipidalapú nanorészecskékkel szállított siRNS-ek használhatók lehetnek terápiásan a központi idegrendszeri rendellenességek ellen.[43] Ezek nem ritkák, de a vér-agy gát gyakran akadályozza a potenciális szerek hozzáférését az agyhoz.[43] Az effluxfehérjéket célzó és csendesítő siRNS-ek növelhetik ennek permeabilitását.[43] A lipidalapú nanovektorral adott siRNS teljesen átmehet a vér-agy gáton.[43]

Nagy nehézség a siRNS-szállításban a hibás célzás.[37][40] Mivel a gének mindkét irányban olvashatók, még a kívánt antiszenz siRNS olvasása és a cél-mRNS-blokkolás esetén is célozhat más funkcióban fontos másik fehérjét a szenz szál.[44]

Az első 2 terápiás RNSi-kísérlet (a kor miatti makuladegeneráció (AMD) ellen) alapján a siRNS-ek jól tolerálhatók és megfelelő farmakokinetikai tulajdonságaik vannak.[45]

Egy 1. fázisbeli klinikai kísérletben 41 előrehaladott májáttétes rákos betegnek RNSi-t adtak lipid-nanorészecskékkel. Az RNSi a tumorsejtek növekedésében két fontos fehérjét érintett, a vaszkuláris endotél növekedési faktort (VEGF) és a kinezin-orsófehérjét (KSP). Az eredmények klinikai előnyöket mutattak, a rák 6 hónap után stabilizálódott, egyes betegekben visszahúzódott az áttét. A biopsziaminták farmakodinamikai elemzése a mintákban RNSi-szerkezeteket mutatott ki, vagyis a részecskék elérték céljukat.[46][47]

Kezdeti kísérletek alapján az Ebolára célzott siRNS-ek hatékonyak lehetnek kitettség utáni humán profilaxisban, miután minden állat a zaire-i ebolavírus, a leghalálosabb törzs letális dózisát túlélet.[48]

Jogi státusz és lehetséges problémák a közeljövőben[szerkesztés]

2022-ben a siRNS-t kémiailag állítják elő, így az EU-ban és az USA-ban egyszerű gyógyszerek. De mivel fejlesztés alatt állnak biológiailag előállított siRNS-ek (BERA), ezek – legalábbis az EU-ban – biológiai gyógyszerek lennének. A BERA-technológia fejlődése felveti a hasonló hatásmechanizmusú, de kémiailag, illetve biológiailag termelt szerek besorolásának megoldandó kérdését.[49]

Intracelluláris szállítás[szerkesztés]

Az RNSi terápiásan igen hasznos lehet a reverzibilis géncsendesítésre. Az RNSi terápiás potenciáljához a siRNS a hatás helyére adandó be a célszövet sejtjeiben. Azonban a biztonságos és hatékony szállítási módszer a siRNS-alapú terápiák teljes kihasználásának nagy akadálya. A módosítatlan siRNS instabil a véráramban, immunogén lehet, és nehezen tud áthatolni sejtmembránokon.[50] Ezért kémiailag változtatják vagy szállítóeszközöket használnak a biztos bevitelre.[50] 3 fő technika van a siRNS-szállításra eltérő hatékonysággal és toxicitással.

Transzfekció[szerkesztés]

Itt a siRNS először megtervezendő a célgénnel szemben. Ezután az hatékonyan szállítandó transzfekciós protokollon keresztül. Ez általában kationos liposzómák, polimer-nanorészecskék és lipidkonjugáció révén történik.[51] Előnye, hogy a legtöbb sejttípushoz siRNS-t tud adni, hatékony, reprodukálható és forgalomban kapható. A leggyakoribb transzfekciós reagensek a lipofektamin és a Neon Transfection. Azonban nem minden sejttípussal kompatibilis és in vivo kevéssé hatékony.[52][53]

Elektroporáció[szerkesztés]

Elektromos pulzusokat is használnak a siRNS sejtbe szállításához. A sejtmembrán foszfolipidekből áll, melyek szuszceptibilissé teszik elektromos mezőre. Gyors, erős elektromos pulzusok esetén a lipidmolekulák átrendeződnek és a hevítés miatt termikus fázisátmenetek történnek. Így hidrofil pórusok és lokalizált perturbációk jelennek meg a lipid kettősrétegben, mely ideiglenesen elveszti szemipermeabilitását. Ez sok sejten belüli anyag, például ionok és metabolitok eltávozását és a gyógyszerek, molekulatesztek és nukleinsavak felvételét teszi lehetővé. Nehezen transzfektálható sejteknél az elektroporáció előnyös, de valószínűbb az apoptózis.[54]

Ezt használták VEGF-célzó siRNS szállítására tumorxenograftokba csupasz egereken, jelentősen csökkentve a tumornövekedést.[55]

Vírusmediált szállítás[szerkesztés]

A transzfektált tervezett siRNS géncsendesítő hatása általában átmeneti, de ez megoldható RNSi-megközelítéssel. A siRNS DNS-templátoktól való szállítása retrovírus-, adenoasszociált vírus-, adenovírus- és lentivírus-alapú rekombináns vírusvektorokkal történhet.[56] Ez utóbbi a leghatékonyabb stabilan siRNS-t célsejtekbe szállító vírus, mivel nem osztódó sejteket transzdukálhat, és közvetlenül célozhatja a magot.[57] E vírusvektorokat a transzfekcióra nem megfelelő siRNS-ek hatékony sejtekbe szállítására hozták létre. Egy másik szempont, hogy egyes esetekben a szintetikus vírusvektorok a siRNS-t a sejtgenomba integrálhatják, stabil siRNS-expressziót és hosszútávú génknockdownt létrehozva. Ez előnyös, mivel in vivo használható, és hatékony a nehezen transzfektálható sejtekben. Azonban antivirális válaszokat válthat ki egyes sejttípusokban, mutagén és immunogén hatásokat okozva.

Használható lehet a központi idegrendszer géncsendesítésére a Huntington-kór kezelésében.[58]

Terápiák[szerkesztés]

10 évvel az RNSi-mechanizmus 1993-as felfedezése után a gyógyszerszektor sokat fektetett a siRNS-terápiák kutatásába és fejlesztésébe. Ezeknek számos előnyük van a kismolekulákkal és az antitestekkel szemben. Negyed- vagy félévente adhatók, ezenkívül a kismolekulákkal és az adott fehérjeszerkezet felismerését igénylő monoklonális antitestekkel szemben a siRNS Watson–Crick-bázispárosodással működik az mRNS-sel. Így bármely nagy affinitással és specificitással kezelhető célmolekula kiválasztható elérhető megfelelő nukleotidszekvencia esetén.[38] Az egyik legnagyobb probléma a terápiához használható szállítórendszer azonosítása és létrehozása, valamint az volt, hogy az immunrendszer gyakran az RNSi-terápiákat fertőző anyagok maradványaként kezeli, immunválaszt okozva.[4] Az állatmodellek nem mutatják pontosan az emberben látható immunválaszt, és a befektetők elfordultak az RNSi-től.[4]

De néhány cég tovább folytatta a humán RNSi-terápia fejlesztését. Az Alnylam Pharmaceuticals, a Sirna Therapeutics és a Dicerna Pharmaceuticals 3 továbbra is az RNSi-terápiák piacra vitelén dolgozó cég. Kiderült, hogy a legtöbb vérbe adott siRNS-terápia a májban jelent meg, így a legtöbb korai gyógyszercélpont májbetegség volt. További fejlesztések az RNS-összetétel azon javításáról szóltak, melyek csökkentik az immunválaszt, így a mellékhatásokat.[59] Alább néhány elfogadott vagy kísérleti terápia található.

Alnylam Pharmaceuticals[szerkesztés]

2018-ban az Alnylam Pharmaceuticals volt az első cég az FDA által elfogadott siRNS-terápiával. A patisziránt (Onpattro) öröklött transztiretinmediált amiloidózisos polineuropátia kezelésére fogadták el emberben. A hATTR ritka, fokozatosan bénító betegség. Lefolyása során hibás transztiretin kerül az extracelluláris térbe. Normál esetben a TTR-tetramerek 4 monomerből állnak, a hATTR-t a TTR gén öröklött mutációja vagy hibája okozza, mely miatt instabil lesz a tetramer, így monomerekként gyűlik össze, és oldhatatlan amiloidraktárak képződnek. Az amiloidfelhalmozódás tünetei a különböző szervrendszerekben kardiomiopátia, polineuropátia, emésztőrendszeri diszfunkció. Világszerte 50 000 embert érint. A gyógyszer májba adásához a siRNS lipid-nanorészecskébe kerül. Ez az amiloidtermelést a nem megfelelő TTR-RNS-termeléssel kölcsönhatva állítja le. Ez megakadályozza a fehérjék szervekben való felhalmozódását és segíti a betegség kezelését.[60][61]

A hagyományos standard megoldás a májátültetés, azonban hatékonyságát az állandó vadtípusútransztiretin-termelés korlátozhatja. Ezenkívül kismolekulás gyógyszerek is vannak ideiglenes kezelésként. Az Onpattro megjelenése előtt a hATTR kezelési lehetőségei korlátozottak voltak, elfogadása után az FDA az Alnylamnak adta a Breakthrough Therapy Designationt súlyos betegségeket kezelő, a meglévő terápiáknál sokkal jobb gyógyszeréért. Ezenkívül megkapta az Orphan Drug Designationt a 200 000-nél kevesebb embert érintő betegségek biztonságos kezeléséért.[62]

Az Onpattro mellett másik RNSi-terápiásszer is megjelent, a transztiretinszintézis-gátló partizirán. E RNSi-terápiásszer a RISC-hez kötött kis kölcsönható RNS-ek általi mRNS-bontást a mutáns és vad típusú transztiretin termelésének csökkentésére használja a transztiretin-mRNS 3’-fordítatlanrégiójának bontásával.[63]

2019-ben elfogadta az FDA a második RNSi-terápiát, a givoziránt (Givlaari) akut májporphyria kezelésére. Ezt a hemtermeléskor kialakuló mérgező porfobilinogén felhalmozódása okozza. Különböző szervekben halmozódik fel, ez okozza az AHP tüneteit vagy epizódjait. A Givlaari a hemtermelés korai lépésében fontos aminolevulinsav-szintáz 1 (ALAS1) májenzim expresszióját, így az AHP-tüneteket okozó neurotoxikus köztitermékek szintjét csökkentő siRNS.[38]

Több év kutatás után ismertebbek lettek a siRNS-terápiák hatásai a májat érintőkön túl. 2019-ben az Alnylam Pharmaceuticals az amiloidózis és a központi idegrendszeri betegségek, például a Huntington- és Alzheimer-kór kezelésére alkalmas terápiákat kutatott.[4] Ezenkívül összefogott a Regeneron Pharmaceuticalsszal központi idegrendszeri, szem- és májbetegségek kezelésére.

2020-ban az Onpattro és a Givlaari forgalomban voltak, és két siRNS, a lumazirán (ALN-GO1) és az inklizirán új gyógyszerjelöltként szerepelt az FDA-nál. Több siRNS 3. fázisú klinikai kísérletekben van, és sok további korai fejlesztés alatt áll.[38] 2020-ban az Alnylam és a Vir egy súlyos Covid-19-eseteket kezelő RNSi-terápián való közreműködésben partnerek lettek.[64]

További sikeresen siRNS-terápiákat fejlesztő társaságok a Dicerna Pharmaceuticals, az Eli Lilly and Company partnere és az Arrowhead Pharmaceuticals, a Johnson and Johnson partnere. Több további nagy gyógyszercég, például az Amgen és az AstraZeneca szintén befektettek a siRNS-terápiákba a biológiai gyógyszerek e területének lehetséges sikere alapján.[65]

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. Laganà A, Veneziano D, Russo F, Pulvirenti A, Giugno R, Croce CM, Ferro A. Computational Design of Artificial RNA Molecules for Gene Regulation, RNA Bioinformatics, Methods in Molecular Biology, 393–412. o.. DOI: 10.1007/978-1-4939-2291-8_25 (2015). ISBN 978-1-4939-2290-1 
  2. a b c d e f Monga I, Qureshi A, Thakur N, Gupta AK, Kumar M (2017). „ASPsiRNA: A Resource of ASP-siRNAs Having Therapeutic Potential for Human Genetic Disorders and Algorithm for Prediction of Their Inhibitory Efficacy”. G3: Genes, Genomes, Genetics 7 (9), 2931–2943. o. DOI:10.1534/g3.117.044024. PMID 28696921.   A szöveg e Creative Commons Nevezd meg! 4.0 Nemzetközi Licenc alatt elérhető forrásból származik.
  3. Bernstein E, Caudy AA, Hammond SM, Hannon GJ (2001. január 1.). „Role for a bidentate ribonuclease in the initiation step of RNA interference”. Nature 409 (6818), 363–366. o. DOI:10.1038/35053110. PMID 11201747.  
  4. a b c d e Eisenstein M (2019. október 16.). „Pharma's roller-coaster relationship with RNA therapies”. Nature 574 (7778), S4–S6. o. DOI:10.1038/d41586-019-03069-3.  
  5. Hamilton AJ, Baulcombe DC (1999. október 1.). „A species of small antisense RNA in posttranscriptional gene silencing in plants”. Science 286 (5441), 950–952. o. DOI:10.1126/science.286.5441.950. PMID 10542148.  
  6. Elbashir SM, Harborth J, Lendeckel W, Yalcin A, Weber K, Tuschl T (2001. május 1.). „Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells”. Nature 411 (6836), 494–498. o. DOI:10.1038/35078107. PMID 11373684.  
  7. Zhihang Chen, Balaji Krishnamachary, Jesus Pachecho-Torres, Marie-France Penet, Zaver M. Bhujwalla (2020. március 1.). „Theranostic small interfering RNA nanoparticles in cancer precision nanomedicine” (angol nyelven). WIREs Nanomedicine and Nanobiotechnology 12 (2), e1595. o. DOI:10.1002/wnan.1595. ISSN 1939-5116. PMID 31642207.  Előfizetés szükséges
  8. New Kind of Drug, Silencing Genes, Gets FDA Approval”, The Wall Street Journal, 2018. augusztus 10. (Hozzáférés: 2021. március 26.) 
  9. Qureshi A, Thakur N, Monga I, Thakur A, Kumar M (2014. január 1.). „VIRmiRNA: a comprehensive resource for experimentally validated viral miRNAs and their targets”. Database 2014, bau103. o. DOI:10.1093/database/bau103. PMID 25380780.  
  10. Mack GS (2007. június 1.). „MicroRNA gets down to business”. Nature Biotechnology 25 (6), 631–638. o. DOI:10.1038/nbt0607-631. PMID 17557095.  
  11. RNA Interference (RNAi). (Hozzáférés: 2018. július 28.)
  12. Sharei A, Zoldan J, Adamo A, Sim WY, Cho N, Jackson E, Mao S, Schneider S, Han MJ, Lytton-Jean A, Basto PA, Jhunjhunwala S, Lee J, Heller DA, Kang JW, Hartoularos GC, Kim KS, Anderson DG, Langer R, Jensen KF (2013. február 1.). „A vector-free microfluidic platform for intracellular delivery”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110 (6), 2082–2087. o. DOI:10.1073/pnas.1218705110. PMID 23341631.  Szabadon hozzáférhető, regisztráció sem szükséges
  13. Daneholt, B. (2006). „Advanced Information: RNA interference”. The Novel Prize in Physiology or Medicine.  
  14. Li, Long-Cheng. Small RNA-Mediated Gene Activation, RNA and the Regulation of Gene Expression: A Hidden Layer of Complexity. Caister Academic Press (2008). ISBN 978-1-904455-25-7 
  15. De Hayr L, Asad S, Hussain M, Asgari S (2020). „RNA activation in insects: The targeted activation of endogenous and exogenous genes”. Insect Biochem Mol Biol 119, 103325. o. DOI:10.1016/j.ibmb.2020.103325. PMID 31978586.  
  16. Lee YS, Nakahara K, Pham JW, Kim K, He Z, Sontheimer EJ, Carthew RW (2004. április 1.). „Distinct roles for Drosophila Dicer-1 and Dicer-2 in the siRNA/miRNA silencing pathways”. Cell 117 (1), 69–81. o. DOI:10.1016/s0092-8674(04)00261-2. PMID 15066283.  Szabadon hozzáférhető, regisztráció sem szükséges
  17. a b Carthew RW, Sontheimer EJ (2009. február 1.). „Origins and Mechanisms of miRNAs and siRNAs”. Cell 136 (4), 642–655. o. DOI:10.1016/j.cell.2009.01.035. PMID 19239886.  
  18. a b c Tomari Y, Zamore PD (2005. március 1.). „Perspective: machines for RNAi”. Genes & Development 19 (5), 517–529. o. DOI:10.1101/gad.1284105. PMID 15741316.  Szabadon hozzáférhető, regisztráció sem szükséges
  19. Orban TI, Izaurralde E (2005. április 1.). „Decay of mRNAs targeted by RISC requires XRN1, the Ski complex, and the exosome”. RNA 11 (4), 459–469. o. DOI:10.1261/rna.7231505. PMID 15703439.  
  20. Ozata DM, Gainetdinov I, Zoch A, Phillip D, Zamore PD (2019). „PIWI-interacting RNAs: small RNAs with big functions”. Nature Reviews Genetics 20 (2), 89–108. o. DOI:10.1038/s41576-018-0073-3. PMID 30446728.  
  21. Monga I, Banerjee I (2019). „Computational Identification of piRNAs Using Features Based on RNA Sequence, Structure, Thermodynamic and Physicochemical Properties”. Current Genomics 20 (2), 508–518. o. DOI:10.2174/1389202920666191129112705. PMID 32655289.  
  22. a b Marc S. Weinberg, Kevin V. Morris (2016. augusztus 1.). „Transcriptional gene silencing in humans”. Nucleic Acids Research 44 (14), 6505–6517. o. DOI:10.1093/nar/gkw139. PMID 27060137.  Szabadon hozzáférhető, regisztráció sem szükséges
  23. Jackson AL, Linsley PS (2010. január 1.). „Recognizing and avoiding siRNA off-target effects for target identification and therapeutic application”. Nature Reviews Drug Discovery 9 (1), 57–67. o. DOI:10.1038/nrd3010. PMID 20043028.  
  24. a b Woolf TM, Melton DA, Jennings CG (1992. augusztus 1.). „Specificity of antisense oligonucleotides in vivo”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 89 (16), 7305–7309. o. DOI:10.1073/pnas.89.16.7305. PMID 1380154.  Szabadon hozzáférhető, regisztráció sem szükséges
  25. Dua P, Yoo JW, Kim S, Lee DK (2011. szeptember 1.). „Modified siRNA structure with a single nucleotide bulge overcomes conventional siRNA-mediated off-target silencing”. Molecular Therapy 19 (9), 1676–1687. o. DOI:10.1038/mt.2011.109. PMID 21673662.  
  26. Whitehead KA, Dahlman JE, Langer RS, Anderson DG (2011. június 17.). „Silencing or stimulation? siRNA delivery and the immune system”. Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering 2 (1), 77–96. o. DOI:10.1146/annurev-chembioeng-061010-114133. PMID 22432611.  
  27. Matsumiya T, Stafforini DM (2010). „Function and regulation of retinoic acid-inducible gene-I”. Critical Reviews in Immunology 30 (6), 489–513. o. DOI:10.1615/critrevimmunol.v30.i6.10. PMID 21175414.  
  28. Barøy T, Sørensen K, Lindeberg MM, Frengen E (2010. június 1.). „shRNA expression constructs designed directly from siRNA oligonucleotide sequences”. Molecular Biotechnology 45 (2), 116–120. o. DOI:10.1007/s12033-010-9247-8. PMID 20119685.  
  29. Birmingham A, Anderson EM, Reynolds A, Ilsley-Tyree D, Leake D, Fedorov Y, Baskerville S, Maksimova E, Robinson K, Karpilow J, Marshall WS, Khvorova A (2006. március 1.). „3' UTR seed matches, but not overall identity, are associated with RNAi off-targets”. Nature Methods 3 (3), 199–204. o. DOI:10.1038/nmeth854. PMID 16489337.  
  30. Monga I, Qureshi A, Thakur N, Gupta AK, Kumar M (2017). „ASPsiRNA: A Resource of ASP-siRNAs Having Therapeutic Potential for Human Genetic Disorders and Algorithm for Prediction of Their Inhibitory Efficacy”. G3: Genes, Genomes, Genetics 7 (9), 2931–2943. o. DOI:10.1534/g3.117.044024. PMID 28696921.  , az erőforrás itt található: ASPsiRNA
  31. Wittrup A, Lieberman J (2015. szeptember 1.). „Knocking down disease: a progress report on siRNA therapeutics”. Nature Reviews. Genetics 16 (9), 543–552. o. DOI:10.1038/nrg3978. PMID 26281785.  
  32. Khan AA, Betel D, Miller ML, Sander C, Leslie CS, Marks DS (2009. június 1.). „Transfection of small RNAs globally perturbs gene regulation by endogenous microRNAs”. Nature Biotechnology 27 (6), 549–555. o. DOI:10.1038/nbt.1543. PMID 19465925.  
  33. Grimm D, Streetz KL, Jopling CL, Storm TA, Pandey K, Davis CR, Marion P, Salazar F, Kay MA (2006. május 1.). „Fatality in mice due to oversaturation of cellular microRNA/short hairpin RNA pathways”. Nature 441 (7092), 537–41. o. DOI:10.1038/nature04791. PMID 16724069.  
  34. Dar SA, Thakur A, Qureshi A, Kumar M (2016. január 1.). „siRNAmod: A database of experimentally validated chemically modified siRNAs”. Scientific Reports 6 (1), 20031. o. DOI:10.1038/srep20031. PMID 26818131.  ; adatbázis: siRNAmod
  35. Hickerson RP, Smith FJ, Reeves RE, Contag CH, Leake D, Leachman SA, Milstone LM, McLean WH, Kaspar RL (2008. március 1.). „Single-nucleotide-specific siRNA targeting in a dominant-negative skin model”. The Journal of Investigative Dermatology 128 (3), 594–605. o. DOI:10.1038/sj.jid.5701060. PMID 17914454.  
  36. Alekseev OM, Richardson RT, Alekseev O, O'Rand MG (2009. május 1.). „Analysis of gene expression profiles in HeLa cells in response to overexpression or siRNA-mediated depletion of NASP”. Reproductive Biology and Endocrinology 7 (1), 45. o. DOI:10.1186/1477-7827-7-45. PMID 19439102.  Szabadon hozzáférhető, regisztráció sem szükséges
  37. a b c d Petrocca F, Lieberman J (2011. február 1.). „Promise and challenge of RNA interference-based therapy for cancer”. Journal of Clinical Oncology 29 (6), 747–754. o. DOI:10.1200/JCO.2009.27.6287. PMID 21079135.  
  38. a b c d Hu B, Zhong L, Weng Y, Peng L, Huang Y, Zhao Y, Liang XJ (2020. június 1.). „Therapeutic siRNA: state of the art”. Signal Transduction and Targeted Therapy 5 (1), 101. o. DOI:10.1038/s41392-020-0207-x. PMID 32561705.  
  39. a b c d e Shen H, Sun T, Ferrari M (2012. június 1.). „Nanovector delivery of siRNA for cancer therapy”. Cancer Gene Therapy 19 (6), 367–373. o. DOI:10.1038/cgt.2012.22. PMID 22555511.  
  40. a b c Burnett JC, Rossi JJ (2012. január 1.). „RNA-based therapeutics: current progress and future prospects”. Chemistry & Biology 19 (1), 60–71. o. DOI:10.1016/j.chembiol.2011.12.008. PMID 22284355.  
  41. Elbashir SM, Lendeckel W, Tuschl T (2001. január 1.). „RNA interference is mediated by 21- and 22-nucleotide RNAs”. Genes & Development 15 (2), 188–200. o. DOI:10.1101/gad.862301. PMID 11157775.  
  42. Heidel JD, Yu Z, Liu JY, Rele SM, Liang Y, Zeidan RK, Kornbrust DJ, Davis ME (2007. április 1.). „Administration in non-human primates of escalating intravenous doses of targeted nanoparticles containing ribonucleotide reductase subunit M2 siRNA”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104 (14), 5715–5721. o. DOI:10.1073/pnas.0701458104. PMID 17379663.  Szabadon hozzáférhető, regisztráció sem szükséges
  43. a b c d Maria João Gomes, Jes Dreier, Jonathan Brewer, Susana Martins, Martin Brandl, Bruno Sarmento (2016. április 1.). „A new approach for a blood-brain barrier model based on phospholipid vesicles: Membrane development and siRNA-loaded nanoparticles permeability”. Journal of Membrane Science 503, 8–15. o. DOI:10.1016/j.memsci.2016.01.002.  
  44. Shukla RS, Qin B, Cheng K (2014. október 1.). „Peptides used in the delivery of small noncoding RNA”. Molecular Pharmaceutics 11 (10), 3395–3408. o. DOI:10.1021/mp500426r. PMID 25157701.  
  45. Tansey, Bernadette. „Promising eye drug from S.F. firm / Macular degeneration treatment interferes with RNA messages”, SFGATE, 2006. augusztus 11. 
  46. Vall d'Hebron Institute of Oncology (2013-02-11). "First-in-man study demonstrates the therapeutic effect of RNAi gene silencing in cancer treatment". Sajtóközlemény.
  47. Tabernero J, Shapiro GI, LoRusso PM, Cervantes A, Schwartz GK, Weiss GJ, Paz-Ares L, Cho DC, Infante JR, Alsina M, Gounder MM, Falzone R, Harrop J, White AC, Toudjarska I, Bumcrot D, Meyers RE, Hinkle G, Svrzikapa N, Hutabarat RM, Clausen VA, Cehelsky J, Nochur SV, Gamba-Vitalo C, Vaishnaw AK, Sah DW, Gollob JA, Burris HA (2013. április 1.). „First-in-humans trial of an RNA interference therapeutic targeting VEGF and KSP in cancer patients with liver involvement”. Cancer Discovery 3 (4), 406–417. o. DOI:10.1158/2159-8290.CD-12-0429. PMID 23358650.  Szabadon hozzáférhető, regisztráció sem szükséges
  48. Geisbert TW, Lee AC, Robbins M, Geisbert JB, Honko AN, Sood V, Johnson JC, de Jong S, Tavakoli I, Judge A, Hensley LE, Maclachlan I (2010. május 1.). „Postexposure protection of non-human primates against a lethal Ebola virus challenge with RNA interference: a proof-of-concept study”. Lancet 375 (9729), 1896–905. o. DOI:10.1016/S0140-6736(10)60357-1. PMID 20511019.  
  49. Mathieu Guerriaud, Evelyne Kohli (2022). „RNA-based drugs and regulation: Toward a necessary evolution of the definitions issued from the European union legislation”. Frontiers in Medicine 9. DOI:10.3389/fmed.2022.1012497. ISSN 2296-858X. PMID 36325384.  Szabadon hozzáférhető, regisztráció sem szükséges
  50. a b Rosemary, Kanasty (2013). „Delivery materials for siRNA therapeutics”. Nat Mater 12 (11), 967–977. o. DOI:10.1038/nmat3765. PMID 24150415.  
  51. Fanelli, Alex: Transfection: In Vitro Transfection, 2016. (Hozzáférés: 2017. december 5.)
  52. Jensen K, Anderson JA, Glass EJ (2014. április 1.). „Comparison of small interfering RNA (siRNA) delivery into bovine monocyte-derived macrophages by transfection and electroporation”. Veterinary Immunology and Immunopathology 158 (3–4), 224–232. o. DOI:10.1016/j.vetimm.2014.02.002. PMID 24598124.  
  53. Chatterjea MN. Textbook of Medical Biochemistry, 8th, Újdelhi: Jaypee Brothers Medical Publishers, 304. o. (2012) 
  54. siRNA Delivery Methods into Mammalian Cells, 2016. október 13.
  55. Takei Y. Electroporation-Mediated siRNA Delivery into Tumors, Electroporation Protocols, Methods in Molecular Biology, 131–138. o.. DOI: 10.1007/978-1-4614-9632-8_11 (2014). ISBN 978-1-4614-9631-1 
  56. Talwar GP, Hasnain S, Sarin SK. Textbook of Biochemistry, Biotechnology, Allied and Molecular Medicine, 4th, PHI Learning Private Limited, 873. o. (2016. január 1.). ISBN 978-81-203-5125-7 
  57. Morris KV, Rossi JJ (2006. március 1.). „Lentiviral-mediated delivery of siRNAs for antiviral therapy”. Gene Therapy 13 (6), 553–558. o. DOI:10.1038/sj.gt.3302688. PMID 16397511.  
  58. Cambon K, Déglon N. Lentiviral-Mediated Gene Transfer of siRNAs for the Treatment of Huntington's Disease, Trinucleotide Repeat Protocols, Methods in Molecular Biology, 95–109. o.. DOI: 10.1007/978-1-62703-411-1_7 (2013). ISBN 978-1-62703-410-4 
  59. Tiemann K, Rossi JJ (2009. június 1.). „RNAi-based therapeutics-current status, challenges and prospects”. EMBO Molecular Medicine 1 (3), 142–151. o. DOI:10.1002/emmm.200900023. PMID 20049714.  
  60. Sei Yonezawa, Hiroyuki Koide, Tomohiro Asai (2020. július 17.). „Recent advances in siRNA delivery mediated by lipid-based nanoparticles”. Advanced Drug Delivery Reviews 154, 64–78. o. DOI:10.1016/j.addr.2020.07.022. ISSN 0169-409X. PMID 32768564.  
  61. Commissioner, Office of the: FDA approves first-of-its kind targeted RNA-based therapy to treat a rare disease (angol nyelven). FDA , 2020. március 24. (Hozzáférés: 2021. május 24.)
  62. U.S. Food and Drug Administration (10 August 2018). "FDA approves first-of-its kind targeted RNA-based therapy to treat a rare disease". Sajtóközlemény.
  63. David Adams, Alejandra Gonzalez-Duarte, William D. O’Riordan, et al. (2018. július 5.). „Patisiran, an RNAi Therapeutic, for Hereditary Transthyretin Amyloidosis”. The New England Journal of Medicine 379 (1), 11–21. o. DOI:10.1056/NEJMoa1716153. PMID 29972753.  Szabadon hozzáférhető, regisztráció sem szükséges
  64. Vir and Alnylam Expand Collaboration to Advance Investigational RNAi Therapeutics Targeting Host Factors for t (angol nyelven). Investor Relations | Alnylam Pharmaceuticals, Inc. . (Hozzáférés: 2021. május 24.)
  65. Alnylam and Dicerna are pals now, which could spell trouble for Arrowhead (amerikai angol nyelven). BioPharma Dive . (Hozzáférés: 2021. május 24.)

Fordítás[szerkesztés]

  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Small interfering RNA című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források[szerkesztés]

  • Hannon GJ, Rossi JJ (2004. szeptember 1.). „Unlocking the potential of the human genome with RNA interference”. Nature 431 (7006), 371–378. o. DOI:10.1038/nature02870. PMID 15372045.  
  • Du Rietz H, Hedlund H, Wilhelmson S, Nordenfelt P, Wittrup A (2020. április 1.). „Imaging small molecule-induced endosomal escape of siRNA”. Nature Communications 11 (1), 1809. o. DOI:10.1038/s41467-020-15300-1. PMID 32286269.  


Commons:Category:Small interfering RNA
A Wikimédia Commons tartalmaz Kis interferáló RNS témájú médiaállományokat.