寡核苷酸药物加强

没有病人希望药物直接注入他们的眼球,但即使时,可以更好的另一种选择是失去视力。同样,一些制药公司想要交付产品在这种滔天的方式,但当他们开创性的一项新技术,会有更好的治疗方法,或者他们可能希望。

伊希斯制药加州卡尔斯巴德的Vitravene之前以来一直致力于改善事项(fomivirsen),第一个反义寡核苷酸药物,甚至在1998年就获得了批准。开发治疗潜在的致盲这种疾病困扰艾滋病患者,它与一个真实的例子提供了工业和学术界的潜在这些dna片段像链体现。

技术的早期斗争导致Vitravene不寻常的管理路线。寡核苷酸的化学结构阻碍他们获得在生物的工作,也可以引发强,不良,免疫反应。

15年之久看上去就像研究人员可能输掉了战争。Vitravene在2004年停产,市场未能达到其继任者反义药物——直到2013年1月。这是当美国食品和药物管理局(FDA)批准了Isis的药物Kynamro (mipomersen)治疗纯合子家族性高胆固醇血症,这是一种罕见的基因病导致高胆固醇。

今天,几家公司已经进一步寡核苷酸药物接近审批决定的遗传起因疾病。针对此类疾病与寡核苷酸药物开发失败的风险,减少索赔弗兰克·班尼特伊希斯研究部高级副总裁。他希望了解历史挑战足够先进的好处现在文风。我们的失败率在历史上是与行业标准,”贝内特说。“现在我们希望的改善。”

去管理吗?

名字的寡核苷酸是一个线索,他们承诺产生。“益生元”意味着一些,问题是DNA和RNA的核苷酸碱基,生物体的遗传密码的基本构建块。一个寡核苷酸链包含大约20基地在正确的顺序可以与任何基因,这一事实已被广泛利用微阵列芯片的分子用于DNA分析。

分子生物学家称之为一个DNA编码序列携带遗传生物合成蛋白质的指令链“意义”,“反义”和其合作伙伴序列。而不是DNA, RNA从它派生的反义寡核苷酸治疗目标,携带的消息控制蛋白质合成。Vitravene为例,结合巨细胞病毒信使核糖核酸(mRNA),阻止它使至关重要的蛋白质。

寡核苷酸的主要区别和天然核酸链之间的结构基础。稳定对核酸酶的酶分解DNA和RNA,寡核苷酸必须使用自然phosphodiester-linked糖单位以外的东西。

Vitravene phosphorothioate联系,一个氧原子的磷酸二酯被替换为一个硫原子。硫是更多的疏水性,使这些寡核苷酸分子更容易附着在RNA。当phosphorothioates管理血液中,它会导致85%以上的分子结合蛋白质如白蛋白。¹这些蛋白质相互作用有助于阻止药物被撒尿太快,但也可能造成不必要的副作用。硫的存在也能产生有毒的交互,根据oligonucelotide序列,可能放缓凝血,同时促进炎症和免疫反应。²被直接注射进了眼睛,避免血液,意味着Vitravene回避任何问题。

目前一个寡核苷酸等待FDA的决定drisapersen一个甲基的phosphorothioate添加到2羟基群核糖,由BioMarin制药。的公司,位于加利福尼亚州圣拉斐尔希望获得决定使用drisapersen治疗杜氏肌肉营养不良症(DMD)到今年年底,副总裁斯科特·克拉克说。DMD是一种致命的疾病造成的突变,过早停止生产蛋白质的抗肌萎缩蛋白,形成连接肌肉纤维。DMD的孩子,几乎都是男孩,通常是不能行走的时候他们把12岁,死于窒息在成年早期心脏和肺部的肌肉发出。

传统而不是绑定mRNA反义寡核苷酸,drisapersen树枝上长pre-mRNA链,sterically阻断突变及其周边序列。,诱发“exon-skipping”,防止部分,包含突变或外显子拼接到mRNA为患者的蛋白质合成机制。而缩短肌营养不良蛋白,结果并不完美,它远比的选择。

在病人的身体,确保抗肌萎缩蛋白生产drisapersen将被注入皮肤轮流在不同的网站。试验显示蛋白质,虽然没有多少或所需的协议。我们致力于证明药物的临床效益,所以抗肌萎缩蛋白表达的确切位置变得不那么重要,”克拉克说。

Drisapersen修改结构提供了改进的抗核酸酶和降低毒性与第一代phosphorothioates相比,因此Biomarin发现,这是一般耐受性良好,根据克拉克。最重要的副作用包括反应在注射部位红肿和患者尿液中蛋白质。后者可能是肾脏损伤指标,但在少数情况下,没有造成严重的医疗问题,克拉克解释说。

更换骨干

在原exon-skipping技术的基础上,Sarepta疗法是使用替代股DNA脱氧核糖糖吗啉环,phosphorodiamidates和DNA的磷酸二酯。结果phosphorodiamidate吗啉代寡聚物(pmo)非常抗拒退化,这意味着它们可以被给予高剂量的一些副作用。然而,更复杂的结构更难,因此可能更贵,这取决于生产规模。Sarepta位于剑桥,马萨诸塞州,正在等待FDA的批准决定DMD的药物eteplirsen,希望将由11月底。

我们看到一个10倍力量的改善

因为Sarepta Biomarin都使用exon-skipping和地址相同的疾病,他们与谁拥有专利权。和批准可能即将DMD的迫切需要,Sarepta临时首席执行官爱德华·凯渴望尽快为病人提供治疗。无论法律决定,预计在接下来的几个月里,很可能会有上诉,将额外的12 - 18个月,”他说。凯补充说,两家公司之间的谈判可能会缩短这一过程。

与Vitravene迅速学习其经验,伊希斯也采用了“第二代”骨干化学反应,让它更容易通过血液管理药物。其降胆固醇药物Kynamro和目前大多数药物管道功能糖取代基改性用额外的2 ' -O-methoxyethyl两端和10个脱氧核糖糖在中间。

我们看到约10倍提高效力第一代化学,和改善稳定性等生物组织有长期的影响,”班纳特解释说。”,让我们从每日,每周注射。它也有一个更好的耐受性当管理系统”。

中间脱氧核糖节意味着这些分子被称为“gapmers”。酶和核糖核酸酶H时,通常把RNA仍然绑定到DNA在自然复制流程可以做同样的信使RNA时绑定到gapmers。核糖核酸酶H识别DNA / RNA heteroduplex和导致RNA的降解,释放DNA,或在我们的例子中寡核苷酸,绑定到其他RNA,”贝内特说。这是一种催化机制。在Kynamro,这破坏了mRNA在肝脏,会产生一种叫做载脂蛋白B的蛋白质,脂肪在身体周围。

除了罕见疾病

在几个伊希斯mRNA-degrading寡核苷酸的高级发展阶段,一个候选人特别是不使用这种方法。自2014年8月以来,ISIS-SMNrx进入一系列关键的III期临床试验的脊髓性肌萎缩(SMA)。尽管它只会影响大约10000人,这是最常见的遗传杀手的婴儿。在SMA,婴儿不做足够的运动神经元的生存(SMN)蛋白质,意义逐步运动神经元死亡。这种疾病通常是由基因突变引起的SMN1。

然而,大多数人有第二个基因SMN2这主要是产生一个更不稳定SMN蛋白。这是因为SMN2基因有一个稍微不同的序列,解释道艾德里安报告从冷泉港实验室在纽约长岛。拼接阻遏蛋白质自然阻止派生mRNA的外显子被包含在SMN蛋白,使其不稳定。与报告中,伊西斯已经开发出一种寡核苷酸药物,调节拼接稳定SMN2派生SMN蛋白。“我们所做的可以称为外显子包容”,报告中说。“阻止拼接阻遏蛋白质绑定SMN2RNA恢复外显子。

提供这些药物可能严重依赖化学

凯认为Sarepta的办公室也可以用来对抗SMA,但该公司的测试是在早期阶段。他强调尽可能广泛的范围的疾病可能有针对性的使用操作RNA寡核苷酸,把它比作是一个临时的,潜在的安全形式的基因治疗。如果出现任何问题我们就停止给药,”他说。

Sarepta还开发了实验寡核苷酸治疗埃博拉和马尔堡出血热病毒类似于Vitravene函数。³但与政府资助研究现在在下降,其重点已经转移到抗生素耐药细菌。⁴以前我们目标感染革兰氏阴性,使耐药细菌的脆弱的基因,”凯说。

凯强调癌症作为另一个潜在的应用程序。伊西斯已经活跃在这一领域,与custirsen寡核苷酸它帮助开发阻止蛋白质的合成癌症生存的关键,在第三阶段试验。在伊西斯的其他癌症项目,它还与报告中在早期临床前研究的一个新目标。我们感兴趣的是丙酮酸激酶,似乎参与Warburg效应,独特的糖酵解代谢的癌细胞,”报告说。的想法是迫使癌细胞做出不同的丙酮酸激酶,这样他们不能维持新陈代谢。”

然而,班尼特强调,这样的努力是天生的风险大于遗传疾病。这就是以phosphorothioate寡核苷酸oblimersen,目标信使rna编码一种蛋白质,许多癌症使用推迟程序性细胞死亡。从1999年开始,这种药经历了至少45临床试验,但最终研究项目终止,它的开发者Genta宣布破产。

有独特的困难提供oligonucleotide-based药物进入肿瘤和癌症细胞,”报告中解释道。他们的细胞表面看起来不同,肿瘤可能封装。所以我们需要找到解决方案交付这些药物,这可能严重依赖化学。”

在目标

对寡核苷酸治疗的交付仍然是终极挑战,”乔纳森·瓦特说RNA治疗研究所在伍斯特的马萨诸塞大学医学院。这是细胞内交付的一个方面。瓦强调证据表明反义寡核苷酸最适合沉默RNA在细胞核和修改才能让他们更好的有优势。他强调第三代tricyclo-DNA骨干化学、钉两个额外的小环到DNA脱氧核糖的糖。⁵这种结构的优先本土化核”,他说。

他们甚至到达细胞之前,寡核苷酸药物也必须达到正确的部位。的领域有很多技术在早期临床试验显示真实的潜力提供寡核苷酸的肝脏,但交付其他组织仍然是非常具有挑战性的,”瓦茨说。“也许令人惊讶的是,中枢神经系统表现出很多的承诺。通过注入益生元进入脑脊液,它可以通过大脑和扩散了。这是令人兴奋的神经退行性疾病。

伊希斯,药物化学的努力包括公司自身的约束乙的化学循环圆2的取代基的寡核苷酸糖段桥接环。⁶”,进一步增加力量大概在10倍2》相比-methoxyethyl化学,”贝内特说。有伟大的活动作出这样的修改,例如Sarepta埃博拉和马尔堡工作利用其PMO-plus化学、更换不带电残二甲胺与带正电荷哌嗪。Sarepta和伊希斯也是耦合与其他分子的寡核苷酸帮助他们到正确的细胞类型。一个例子是一个目标asialoglycoprotein受体的碳水化合物,贝内特说给伊希斯效力的八倍改善肝脏的目标。

不可避免的是,每一个新的创新增加了成本,这是另一个长期存在的寡核苷酸的弱点。2002年的一份报告将寡核苷酸的价格为2000美元每克(£1300 / g),但贝内特说,伊希斯Vitravene推出以来,他们已经下降了好几个数量级。寡核苷酸的增加使用诊断和常规化学按比例增长帮助抵消的额外费用就更复杂的结构和靶向配体。”有很多内部发生化学反应,使流程更有效率,然后我们将这些横,实现扩大规模时,”贝内特说。这是真的规模降低成本。更高的效能,降低所需的药物也可以帮助降低处方价格。

瓦欢迎的进展,但仍谨慎技术的短期成功的机会。寡核苷酸治疗已广泛被视为“交付”对于一些20年,”他警告说。“我不愿承诺在短期内临床突破。然而,很明显,在临床试验中化学和交付方法如今更为复杂和有效甚至比前两到三年。”

但是寡核苷酸开发人员仍然相信这项技术最终将成为生产各种新药的平台。他们给的例子单克隆抗体,花了几十年的发展,但现在在制药行业风暴。小分子药物的125 - 150年的历史,抗体有近50年的进化,”贝内特说。我们大约25年。绝不是技术趋于稳定。会有进一步创新和发展,提高其治疗潜力和便利。

安迪Extance在埃克塞特是一个基于科学作家,英国