日本研究小组已证明，使用碱基和糖修饰的反义寡核苷酸(ASO)可以提高临床治疗中枢神经系统(CNS)疾病的有效性。这种修饰被称为2′,4′-BNA/LNA与9-(氨基乙氧基)吩恶嗪(BNAP-AEO)，它增强了ASO与互补RNA的强结合能力，有效抑制基因，并最大限度地降低急性中枢神经系统毒性。这项研究是在东京医科牙科大学(TMDU)和大阪大学进行的，同行评议文章发表在《分子治疗—核酸》上。

优化神经系统疾病的ASO

近年来，FDA批准的ASO药物数量不断增加，但ASO药物研发的进展却因脱靶效应、免疫刺激效应、高暴露器官毒性、血小板减少等不良反应而受到阻碍。

抵消这些不利影响的有效策略是利用“gapmer”ASO，它由被修饰核苷酸包围的中心DNA片段组成。通过利用序列互补性，gapmer与转录本杂交，从而募集核糖核酸酶H，随后诱导靶RNA降解。

然而，即使是间隙聚体也不能免于问题。在肌萎缩侧索硬化症(ALS)的III期试验中，鞘内注射ASOtofersen显示出减少临床功能衰退的趋势。然而，它也导致了中枢神经系统的不良事件，例如脑膜炎。尽管FDA已加速批准tofersen，但仍需要开发具有高沉默效力和低中枢神经系统毒性的间隙聚体ASO，以治疗不同的中枢神经系统疾病。

碱基和糖基修饰可降低ASO在中枢神经系统中的毒性

SatoshiObika和TakanoriYokota实验室的研究人员最近发明了一种新型化学修饰，称为2′,4′-BNA/LNA，其中含有9-(氨基乙氧基)吩恶嗪(BNAP-AEO)。这种修饰涉及碱基和糖修饰。9-(氨基乙氧基)吩恶嗪，又称G-clamp，是一种经过修饰的胞嘧啶类似物，可与鸟嘌呤形成额外的氢键。这种修饰增强了其形成双链结构的能力。

先前的研究表明，含有G型夹的gapmerASO在实验室环境中通过转染表现出显著的基因沉默。相比之下，与仅具有G型夹、仅2′,4′-BNA/LNA修饰的寡核苷酸或糖部分、碱基和核苷酸键中没有任何化学修饰的未修饰寡核苷酸相比，含有BNAP-AEO的寡核苷酸表现出对互补RNA降解的增强抵抗力。此外，含有BNAP-AEO的寡核苷酸表现出对核酸外切酶降解的增强抵抗力。

共同主要作者TaikiMatsubayashi、KotaroYoshioka和SuSuLeiMon进行了一项研究，以评估BNAP-AEO作为中枢神经系统疾病潜在治疗方法的有效性。评估是在活体生物体中进行的。科学家们创造了不同的gapmerASO，例如BNAP-AEO或其衍生物，专门针对与肺腺癌转录本-1(Malat1)RNA相关的转移。然后，他们评估了它们与互补RNA结合的强度、它们在实验室和生物体中沉默基因的能力以及它们在中枢神经系统中引起急性毒性的可能性。

该研究发现了关于使用带有BNAP-AEO的ASO的三个重要观察结果。带有BNAP-AEO修饰的ASO对互补RNA的亲和力比未带有BNAP-AEO修饰的ASO更高。其次，带有BNAP-AEO修饰的ASO在体外和体内研究中均表现出对靶基因的有效基因沉默作用。最后，当通过ICV途径将带有BNAP-AEO修饰的ASO注射到小鼠体内时，通过旷场测试和评分系统测量，它们的急性中枢神经系统毒性明显低于未带有BNAP-AEO的ASO。

这项研究强调了含有BNAP-AEO的ASO有效的基因沉默效果和低急性中枢神经系统毒性，表明未来治疗应用的可能性。

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