核酸药物及制药技术PPT课件.ppt

第一节核酸药物及其制药技术 反义核酸 Antisensenucleicacid 和核酶 Ribozyme RNA干扰 RNAi 药物核酸药物的修饰和给药 1 反义核酸 反义RNA分子 可以和目标基因的mRNA互补的一段寡聚核苷酸分子 它影响mRNA正常功能 反义DNA分子 类似于反义RNA分子 可以抑制基因表达的分子 RNA DNA嵌合分子 经化学修饰的寡聚核苷酸类似物 Oligo 反义核酸 2 作用机理 与前体RNA结合 干扰RNA剪切和成熟 与mRNA结合 封闭核糖体结合位点 影响翻译 与mRNA形成dsRNA 诱导RNaseH对其降解 与互补DNA结合 形成DNA RNA复合物 影响DNA复制 3 特点 双链RNA 如siRNA 作用强烈 与核酶连接作用更强 4 核酶 Ribozyme 核酶不是普通的蛋白质酶 而是一类具催化活性的核酸分子 1980年Cech在嗜热四膜虫中首先发现 目前已知具有催化功能的RNA结构可以分为5种发卡状核酶锤头状核酶 型内含子核酶RNaseP核酶丁型肝炎病毒核酶 5 天然锤头状核酶示意图 6 反义核苷酸药物的应用 反义核酸技术在实验室中取得了较好的效果 90年代以来国外一些制药公司开展了若干反义药物的临床实验 1997年 美国Genta公司研制了针对Bcl2基因的反义药物 用于治疗前列腺癌和其他恶性肿瘤 美国Hybridon公司研制了针对巨细胞病毒 CMV 感染的反义药物并进行了临床实验 7 RNA干扰药物 RNA干扰 RNAinterference RNAi 是一种由双链RNA诱导的基因表达调控和基因沉默的过程 其广泛存在于从植物 无脊椎动物到哺乳动物的各种生物 RNAi的作用原理双链RNA诱导诱导RNAi的过程主要分为两个阶段 启动阶段 执行阶段 8 9 RNAi的作用原理 启动阶段当细胞中由于感染等原因出现双链RNA分子时 细胞中一种称为Dicer的核酸酶就会识别这些双链RNA 并将其降解成21 23bp长的小干扰RNA siRNA 单链siRNA与一些蛋白形成复合体 构成 RNA诱导的沉默小体 RNA inducedsilencingcomplex RISC 执行阶段当目标mRNA与RISC中的siRNA完全配对时 RISC就会切割目标RNA 并由细胞中的核酸酶将其进一步降解 从而抑制目标基因的表达 10 启动阶段原理图 启动阶段 11 执行阶段原理图 执行阶段 12 siRNA药物 长链的RNA会诱导细胞合成并分泌干扰素 干扰素又会抑制细胞的蛋白质合成 造成一定的副作用 如果直接用21 23bp的小双链RNA即siRNA 则不会诱导干扰素反应 却能在细胞中激活RISC 发挥抑制基因表达的作用 siRNA的作用体外实验和动物模型研究证明siRNA药物可以成功抑制HIV 乙肝病毒 流感病毒 SARS冠状病毒 口蹄疫病毒等的感染 siRNA还可以治疗一些非感染性疾病 美国正在开发一种治疗老年性黄斑变性的siRNA药物 13 siRNA药物优点与缺点 优点 与反义RNA相似 siRNA作为药物具有目标基因专一性强与反义RNA相比 siRNA药物的作用机制更加明确 效果更加肯定缺点 siRNA的作用需要与目标RNA间发生完全的配对 因此对于目标RNA的突变很敏感 个别位点的突变会使效果大打折扣在用于抗病毒治疗时 病毒可能出现抗药突变株 14 siRNA的设计和制备 siRNA的制备 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 正义链 反义链 混合 双链RNA Dicer酶加工 siRNA 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 正义链 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 反义链 正义链 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 正义链 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 反义链 正义链 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 反义链 正义链 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 反义链 正义链 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 siRNA siRNA siRNA 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 体外转录 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 正义链 体外转录 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 反义链 正义链 体外转录 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 反义链 正义链 体外转录 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 反义链 正义链 体外转录 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 混合 反义链 正义链 体外转录 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 双链RNA 混合 反义链 正义链 体外转录 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 双链RNA 混合 反义链 正义链 体外转录 实验室制法 构建目标基因两侧分别带有噬菌体T7 SP6等启动子的表达质粒 15 siRNA的设计和制备 siRNA的设计应选取对于疾病发生具有至关重要作用 而对细胞的其他功能影响不大的保守基因作为目标基因 再根据目标基因的序列设计siRNATomTuschl根据实验提出了一个设计siRNA的原则 选择转译起始密码子后50 100碱基的范围 以AA作为正义链的第1 2个核苷酸 GC比为50 左右 同时在正义链和反义链的3 都有TT两个核苷酸的突变 16 siRNA的设计和制备 siRNA的制备 大规模的化学合成方法 可以在合成时加入保护基团增加siRNA的稳定性 大规模的化学合成方法 可以在合成时加入保护基团增加siRNA的稳定性 17 核酸药物的修饰和给药 人体内存在大量的核酸酶 在体内应用反义RNA siRNA等新型核酸药物治疗时 一个关键问题就是保证它们能够抵抗核酸酶的降解并被有效地运输到靶细胞 RNA的化学修饰是一个有效的途径 邓子新 NatureChemicalBiology 2007 18 核酸药物的修饰和给药 增强核酸药物有效运