寡核苷酸药物及寡核苷酸制备技术的研究

时间:2018-12-15 16:53 点击:
摘要:寡核苷酸是生物医学和生命科学研究中调节基因表达的基本工具,并被开发为基因靶向治疗药物,用于治疗病毒、肿瘤和遗传病。寡核苷酸药物主要包括反义寡核苷酸、小干扰RNA、核酶、脱氧核酶、反基因、CpG寡核苷酸、转录因子诱饵和核酸适配体等。天然的寡核苷酸在体内很容易被降解,特异性低,且有毒副作用。
 
因此,药物寡核苷酸通常带有特定的修饰基团,如硫代磷酸二酯键、氟代、甲基以及锁核酸等,以增强寡核苷酸在体内的稳定性,提高特异性,并降低其毒副作用。目前,寡核苷酸主要采用化学方法合成,但化学合成的寡核苷酸初产物纯度低,而纯化十分困难。大规模核酸合成仪和纯化设备十分昂贵,因而大量合成和纯化寡核苷酸的成本高昂,大大限制了寡核苷酸药物的研究和应用。
 
尽管已经涌现了多种多样的核酸扩增和检测方法,但用于扩增寡核苷酸的方法极少,且均不适合大量制备寡核苷酸。一种新的基于热循环的寡核苷酸扩增方法,称为“聚合酶-内切酶扩增反应” (Polymerase-endonuclease amplification reaction, PEAR),能够使寡核苷酸等小分子核酸在双酶催化下,利用独特的“滑动-切割机制”进行自我复制,并实现指数扩增。
 
PEAR反应简单、高效、稳定。该方法已成功制备硫代和氟代修饰的寡核苷酸,与化学合成法相比,该技术不依赖于大规模DNA合成仪,降低了生产成本,适合大量生产高纯度的寡核苷酸,将有助于推动寡核苷酸药物的研究和应用。
 
对于癌症、病毒性感染等疾病,迄今临床上仍缺少理想的特效药物。随着人类及重要模式生物基因组测序的完成,以及功能基因组学及蛋白质组学研究的深入,与疾病相关的分子靶标不断被发现和认识,为基因治疗提供了前提。在过去的几十年里,人工合成的寡核苷酸已经广泛应用于靶向基因治疗的研究,主要包括反义寡核苷酸(Antisense oligonucleotides, ASODN)、小干扰RNA (Small interference RNA, siRNA)、转录因子诱饵(Decoy)、核酶(Ribozyme)、脱氧核酶(DNAzyme)、反基因(Antigene)、CpG寡核苷酸和核酸适配体(Aptamer)等。
 
其中ASODN和siRNA是最常用的基因调控工具,获得广泛应用,并已被开发为基因治疗药物。目前,寡核苷酸主要采用化学方法合成,其初产品纯度低,难以纯化,大量制备成本十分高昂,大大限制了寡核苷酸药物的研究和应用。本文综述了寡核苷酸药物的类别、作用原理及其特点,指出了寡核苷酸常规化学制备方法存在的问题,并介绍了新型核酸扩增及寡核苷酸制备方法的研究进展。
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