反义寡核苷酸(ASO)作为一种精准医疗工具,在调控基因表达方面展现出巨大潜力,尤其是在中枢神经系统(CNS)疾病的治疗中。然而,传统的单链ASO在递送效率、组织驻留时间以及潜在的脱靶毒性方面仍面临严峻挑战。近日,发表于《Nature Communications》的一项研究提出了一种创新方案:利用Morpholino-RNA双链(Morpholino-RNA duplex)作为反义药物载体,实现了对靶基因的高效、长效且安全的调控。
研究团队通过对比实验发现,相比于传统的单链Morpholino,这种双链结构在体内展现出了更为优越的药代动力学特性。Morpholino是一种具有中性骨架的合成寡核苷酸,其通过空间位阻机制抑制蛋白质翻译或调节RNA剪接,具有极高的特异性。然而,由于其缺乏电荷,细胞摄取效率往往受限。通过与互补的RNA链形成双链,该药物不仅增强了稳定性,还通过特定的生物物理机制优化了其在神经组织中的分布。
在小鼠模型中,研究人员分别采用了侧脑室注射(ICV)和鞘内注射(IT)两种给药途径。实验数据表明,Morpholino-RNA双链在给药后能够迅速扩散至大脑及脊髓的多个区域,并维持长达数周的显著基因沉默效应。与单链对照组相比,双链形式在降低靶标mRNA水平及改善相关表型方面表现出更强的效能,且在剂量递增实验中未观察到明显的神经毒性或免疫原性反应,证明了其优异的安全性。
空间位阻(steric-block)机制的成功应用,使得该疗法能够精准干预致病性剪接异常,而不会像RNA干扰(RNAi)那样触发复杂的内源性RNA诱导沉默复合物(RISC)。这一特性对于治疗如脊髓性肌萎缩症(SMA)或亨廷顿舞蹈症等涉及RNA剪接缺陷的疾病具有重要意义。该研究不仅为Morpholino药物的临床应用打开了新窗口,也为开发更长效、更安全的CNS靶向核酸药物提供了重要的理论与实践依据。
Journal Reference: Li, Y.C., et al. Morpholino–RNA duplex exhibits robust, sustained, and safe steric-block antisense activity by intracerebroventricular and intrathecal injection. Nat Commun 15, 7821 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-52145-6