反义药物

反义技术(antisense technology)是近些年来发展的一种全新的药物设计方法，主要是根据碱基互补配对原则和核酸杂交原理，利用人工合成、天然存在的互补寡核苷酸片段，与目的基因(单链、双链DNA)或信使核糖核酸(mRNA)的特定序列相结合，从基因复制、转录、剪接、转运翻译等水平上调节靶基因的表达，干扰遗传信息从核酸向蛋白质的传递，从而达到抑制、封闭或破坏靶基因的目的。利用这一技术开发的药物称为反义药物，通常是指反义寡核苷酸，即人工合成的DNA或RNA单链片段，主要包括反义DNA(AS-ODN)，反义RNA(ASON)，多肽核酸(PNA)，核酶(ribozyme)等。

作用机制

反义药物主要指反义寡核苷酸（ODNs），根据核酸杂交原理 ,反义药物能与特定基因杂交 ,在基因水平干扰致病蛋白的产生过程 ,即干扰遗传信息从核酸向蛋白质的传递。蛋白质在人体代谢中扮演非常重要的角色 ,几乎所有的人类疾病都是由蛋白质的异常引起的 , 无论是宿主疾病 (肿瘤等 )还是感染疾病 (肝炎等 )。传统药物主要是直接作用于致病蛋白本身 ,反义药物则作用于产生蛋白的基因 ,因此可广泛应用于多种疾病的治疗 ,如传染病、炎症、心血管疾病及肿瘤等。与传统药物比较反义药物更具有选择性 ,因此也更高效低毒。

反义药物的优缺点

优点

特异性较强，一个15聚体的反义寡核苷酸含有30-45氢键，而低分子的传统药物（200-600u）与靶点一般只形成1-4个键；

信息量较大，遗传信息从DNA-RNA-蛋白质，用互补寡核苷酸阻断某种蛋白的合成是很准确的；

反义药物以核酸为靶点，与蛋白质作为靶点比较，更易合理设计新药物。由于作用于遗传信息传递的上游，所需药量较低，副作用可能较少。

缺点

剂量依赖性的副作用 ,包括脾肿大、血小板减少、免疫刺激、肝中酶 (天冬氨酸转氨酶 ,丙氨酸转氨酶 )水平升高、部分凝血致活酶的活化时间延长和补体的活化等。

反义药物的研究进展

反义药物研究始于1978年，以后随着人类基因组计划的飞速发展以及针对某些发病率高又暂无有效治疗药物的疾病，反义药物治疗的研究兴趣逐年高涨。目前已经证实许多疾病的病因与基因有关。

第一代反义药物

第一代反义药物是由合成DNA单体制成的。它经修饰后仅含一种硫磺物质，以替代核苷酸之间磷酸连接的氧分子。迄今，由于这种称作硫代磷酸酯变体的硫代磷酸醋寡脱氧核昔酸（PS-ODN）在遇到组织核酸酶时能提高药物的稳定性，并且能延长血桨的半衰期，所以它广泛应用于多数寡脱氧核苷酸类药品中。由于它们对靶RNA的结合亲和力较弱并对核酸酶消化产生连续的不适当抗性，所以它们的主要问题是相对缺乏潜能。

面对DNA寡脱氧核苷酸制剂在临床试验中出现的种种问题，许多制药公司并未气馁，在继续进行临床研究的基础上，还进行了多种尝试，例如通过增加针对核糖的2’-O-烷基化（2’MDE）修饰、吗啉化、磷酰胺酯化（NPs）、肽核酸（PNA）核酸锁（LNA）、六环核酸或三环DNA等多种方式，对反义药物的骨架结构进行适当修饰，从而提高了反义药物的靶标亲和力、核酸酶抗性，减少其毒剧作用，避免产生免疫反应；另外，还通过对一些重要的化学制剂改造，改善反义药物的稳定性，增加了口服、灌肠等新给药途径。从而推出了第二代反义药物。

第二代反义药物

第二代反义药物包括2’-O-烷基硫代磷酸酯药物和2’-O-甲基与吗啉类似物药物。有些公司把2’MOE化合物加入到寡脱氧核苷酸制剂中。含有全或部分2’MOE衍生单体的寡脱氧核苷酸制剂可以提高药物潜能和通过减少免疫刺激提高耐受性，增加对核酸酶降解的抗性，有助于减少用药量和延长用药间隔时间。但是，研究人员在研究中发现，与DNA寡脱氧核苷酸制剂相比，尽管含有2’MOE的寡脱氧核苷酸制剂提高了稳定性，但是表明仅在与DNA结合的亲和力方面有一定的改进。MBO作为第二代反义化合物，其应用刚刚开始，其潜在作用还有待进一步探索。

为进一步改进反义寡核苷酸的性质，克服第一代反义药物的缺点，以磷酸二醋寡脱氧核苷酸为基础，设计了嵌合性的寡核苷酸，由于这些嵌合性寡核苷酸包含多种类型的骨架形式，所以称之为混合骨架寡核昔酸(MBO)。与磷酸二醋寡脱氧核苷酸相比，众多经过精心设计的MOB，尤其是杂合寡核苷酸反义效价有所提高，安全性亦有所改善，已显示出良好的应用前景。MOB作为第二代反义药物，其应用刚刚开始，其潜在作用还有待进一步探索。

第三代反义药物

第三代反义药物分为2类:一类是双链短干扰RNA（siRNA），另一类是单链核酸锁（LNA）寡核昔苷酸。在细胞培养的转染制剂提呈过程中，对于靶mRNA和蛋白，用低于1纳米摩尔浓度的双链siRNA和单链LNA寡核苷酸都产生重要的还原反应。与第一代和第二代反义药物相比，尽管在体内试验中都能到达作用的部位，但这第三代反义药物的药效要明显得多，并且预示着良好的临床应用前景。遗憾的是，未经修饰的siRNA在体内具有不稳定性，在循环过程中双链体易解旋并受到核酸酶的降解。

反义药物的未来

近年来，反义药物在临床前实验及临床试验中取得了喜人的结果，反义技术也得到进一步发展。

目前，反义药物研究仍存在一些问题，如最佳作用靶序列的确定、透膜性及靶向性、非反义作用及合成成本等。细胞解链及编辑RNA进化机理的阐述、计算机辅助药物设计及生物芯片技术和发展可能有助于反义药物作用靶序列的选择。反义药物的各种化学修饰包括第二、第三代寡核苷酸明显增强了反义作用效果并降低了副作用。药物传递系统如胆固醇、多聚赖氨酸、转铁蛋白-多聚赖氨酸及半乳糖配体连接和阳离子脂质体或抗体靶向脂质体包裹将改善反义药物的生物利用度或增强靶向性。

发展趋势

1.能以序列依赖的方式调节特异蛋白的功能

2.在体内有更高的稳定性

3.更加无害地穿透细胞

4.增强抑制靶基因的表达能力

5.增加作用强度

6.更易判断活性

7.加大口服及其它给药途径的研究

8.降低毒性

9.降低生产的成本

随着基因组序列信息的不断增加, 科学家需要有效的研究方法以迅速证实靶基因的生物功能, 并希望能开发出与靶基因相互作用的有效治疗药物。ODNs 是最能逻辑解决这些问题的工具,也是合理设计和开发药物的重要途径。

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