RNA Based Therapeutics - Drug Discovery
Au cours des dernières décennies, les thérapeutiques basées sur l’ARN ont gagné en importance. En particulier dans les maladies d’origine génétique, les chaînes d’oligonucléotides offrent une approche thérapeutique prometteuse — souvent la première disponible. Actuellement, deux approches principales sont utilisées pour cibler l’ARN : l’interférence médiée par l’ARN double brin (RNAi) et les oligonucléotides antisens (ASO). Ces deux approches font actuellement l’objet d’essais cliniques pour cibler des ARN impliqués dans diverses maladies, telles que le cancer et les maladies neurodégénératives. antibodies-online peut vous accompagner dans le développement de thérapeutiques basées sur l’ARN.
Défis de la production thérapeutique
Grâce à sa spécificité de séquence, une thérapie par oligo peut en principe être utilisée contre n’importe quel ARNm et donc contre toute maladie pouvant être traitée par knockdown génique. Cependant, l’utilisation d’oligos s’accompagne également d’obstacles potentiels, tels que la dégradation relativement rapide de l’ARN dans la circulation sanguine et l’absorption ciblée du thérapeutique — de préférence dans les cellules ou tissus malades d’un organisme.
L’évolution de la chimie médicinale des oligonucléotides a été essentielle à l’amélioration continue des performances cliniques des ASO. Les ASO sont oligomériques et composés d’analogues nucléotidiques. Comme les ASO peuvent être conçus pour agir par divers mécanismes postérieurs à la liaison à l’ARN, de nombreuses conceptions ont été évaluées. À mesure que de nouveaux mécanismes moléculaires d’action sont identifiés et que de nouvelles connaissances sur les mécanismes moléculaires de distribution, d’absorption cellulaire et de distributions subcellulaires, ainsi que sur diverses toxicités sont rapportées, les conceptions deviennent progressivement plus complexes.
Chimie médicinale des oligonucléotides : modifications et avantages
La modification phosphorothioate (PS) est largement utilisée dans toutes les grandes classes d’ASO et dans tous les siRNA chimiquement modifiés. Le remplacement d’un oxygène non pontant par un soufre modifie de manière importante les caractéristiques physicochimiques du phosphate. Comme l’atome de soufre est deux fois plus grand que l’atome d’oxygène, la distribution de charge, les angles de liaison et l’étirement des liaisons PS diffèrent substantiellement des liaisons phosphodiester (PO). La substitution par le soufre répartit la charge et rend le phosphate plus « lipophile », facilitant ainsi la liaison aux protéines. De manière générale, pour les protéines qui nécessitent des motifs PS pour se lier aux ASO, le nombre minimal de ces modifications requis pour soutenir des interactions protéiques significatives est de 10. La liaison accrue aux protéines permise par les substitutions PS est essentielle, car la liaison protéique des ASO PS simple brin joue un rôle crucial dans l’absorption, la distribution, l’absorption cellulaire, la distribution intracellulaire, l’activité et la toxicité des ASO PS.
Les modifications en position 2′ du cycle ribose sont couramment utilisées pour contribuer à augmenter la stabilité des oligonucléotides et améliorer leur résistance à l’activité nucléase in vivo. Les oligonucléotides d’ARN synthétisés à l’aide de modifications 2′-MOE, appelées phosphoramidites, se sont révélés plus résistants aux nucléases, avec une toxicité plus faible et des affinités d’hybridation légèrement accrues, ce qui les rend bien adaptés aux applications thérapeutiques in vivo, telles que les ASO, les siRNA et les aptamères. Les nucléotides 2′-O-méthylés offrent des avantages liés à leurs propriétés cinétiques et de fusion. Les sondes oligorithonucléotidiques 2′-O-méthyl se lient aux cibles ARN plus rapidement et avec des températures de fusion (Tm) nettement plus élevées pour différentes longueurs de sonde. En raison de leur Tm fortement augmentée lorsqu’elles sont liées à l’ARN, les sondes oligorithonucléotidiques 2′-O-méthyl peuvent se lier efficacement aux régions double brin de molécules d’ARN structurées. L’augmentation de la Tm, la cinétique d’hybridation plus rapide, la capacité de liaison à des cibles structurées et la spécificité accrue des sondes oligorithonucléotidiques 2′-O-méthyl les rendent supérieures aux oligorithonucléotides 2′-désoxy correspondants pour une utilisation dans des essais détectant des cibles ARN.
PS: Phosphorothioate
2’-OMe: Nucléosides 2′-O-méthylés
2’-MOE: 2-Méthoxyéthyl
2’-LNA: Locked Nucleic Acid
Les oligonucléotides modifiés par 2′-MOE ont montré qu’ils présentent une distribution tissulaire similaire à celle des oligodésoxynucléotides phosphorothioates (PS ODNs) et réduisent les toxicités par rapport aux PS ODNs. De plus, la substitution 2′-MOE réduit significativement les effets pro-inflammatoires.
La viabilité thérapeutique du silencing génique par siRNA dépend d’améliorations de la biostabilité moléculaire, de la spécificité et de la délivrance, qui peuvent être obtenues par la modification du siRNA avec du Locked Nucleic Acid (LNA), un analogue d’acide nucléique doté d’une affinité de liaison sans précédent. Le LNA offre une excellente spécificité envers les oligonucléotides d’ARN et d’ADN complémentaires. L’incorporation de LNA augmente substantiellement la demi-vie sérique des siRNA, ce qui constitue une exigence clé pour une utilisation thérapeutique. De plus, le LNA est compatible avec la machinerie intracellulaire du siRNA et peut être utilisé pour réduire les effets hors cible indésirables liés à la séquence. Les propriétés remarquables du LNA ont conduit à des applications dans diverses stratégies de silencing génique, à la fois in vitro et in vivo.
Étude de cas : silencing de FUS par oligonucléotide antisens
Fused in sarcoma (FUS) est une protéine de liaison à l’ARN associée génétiquement et pathologiquement à des formes rares et agressives de sclérose latérale amyotrophique (SLA) et de démence frontotemporale (DFT). Korobeynikov et al ont étudié ION363, un oligonucléotide antisens FUS non spécifique d’allèle. ION363 réduit efficacement l’expression de FUS et diminue les niveaux postnataux de protéine FUS dans le cerveau et la moelle épinière, retardant la dégénérescence des motoneurones. Dans des études génétiques chez la souris et des études cliniques humaines, des preuves soutiennent le silencing de FUS comme stratégie thérapeutique dans la SLA et la DFT dépendantes de FUS.
Le défi de la détection
Le développement et la fabrication de thérapeutiques à base d’oligonucléotides nécessitent des méthodes analytiques rigoureuses et cohérentes à chaque étape. Traditionnellement, les essais de type ISH ont été la principale méthode de détection et de localisation des oligonucléotides dans les cellules et les tissus. Cependant, l’ISH ne peut pas se lier aux courtes séquences thérapeutiques d’oligonucléotides ni les détecter, et nécessite des sondes uniques pour chaque candidat individuel — ce qui rend le développement de sondes et le tri des candidats longs et coûteux.
De nombreuses méthodes analytiques conventionnelles sont en outre limitées par leur dépendance à la séquence, une conception complexe des sondes ou une sensibilité réduite pour les oligonucléotides chimiquement modifiés, créant un besoin non satisfait d’alternatives robustes.
Détection fiable des oligos modifiés : panels ModDetect®
Les panels ModDetect® de Rockland sont des alternatives prêtes à l’emploi basées sur des immunoessais, qui fournissent une détection et une localisation robustes de la délivrance de médicaments thérapeutiques à base d’oligonucléotides, facilitant la collecte de données analytiques ADME pour l’approbation réglementaire. La nature universelle ainsi que la spécificité et la sensibilité uniques de ces réactifs éliminent la nécessité de sondes uniques et accélèrent le tri des candidats — une solution rentable et à faible risque pouvant permettre de gagner 9 à 12 mois dans le développement de médicaments.
Les panels ModDetect® comprennent des réactifs d’anticorps monoclonaux dirigés contre les squelettes d’acides nucléiques ou les modifications du sucre de manière indépendante de la séquence, chaque panel étant conçu pour une modification chimique spécifique. Ces anticorps fournissent des outils sensibles et polyvalents pour la visualisation, la quantification et la détection dans des immunoessais établis, notamment ELISA, immunocytochemie (ICC) et immunohistochimie (IHC). Disponibles en formats non conjugué et biotinylé, les panels ModDetect sont distribués à l’international via antibodies-online, offrant aux chercheurs en dehors des États-Unis une voie d’accès simple à ces réactifs.
Produits et ressources associés
Références
- : "Control of phosphorothioate stereochemistry substantially increases the efficacy of antisense oligonucleotides." dans: Nature biotechnology, Vol. 35, Issue 9, pp. 845-851, (2017) (PubMed).
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- : "Antisense oligonucleotide silencing of FUS expression as a therapeutic approach in amyotrophic lateral sclerosis." dans: Nature medicine, Vol. 28, Issue 1, pp. 104-116, (2022) (PubMed).
- : "Antibody-Oligonucleotide Conjugates as Therapeutic, Imaging, and Detection Agents." dans: Bioconjugate chemistry, Vol. 30, Issue 10, pp. 2483-2501, (2020) (PubMed).
Creative mind of antibodies-online with a keen eye for details. Proficient in the field of life-science with a passion for plant biotechnology and clinical study design. Responsible for illustrated and written content at antibodies-online as well as supervision of the antibodies-online scholarship program.
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