Ученые из кампуса Юпитера Исследовательского института Скриппса (TSRI) показали новый способ резко повысить эффективность лекарств-кандидатов, нацеленных на РНК, что привело к 2500-кратному повышению эффективности и значительному увеличению их потенциала в качестве терапевтических агентов.
Новое исследование, недавно опубликованное в Интернете перед печатью журналом Angewandte Chemie, впервые подтверждает, что небольшая молекула на самом деле связывается с вызывающей заболевание РНК-мишенью – прорыв, который должен помочь ученым идентифицировать точные РНК-мишени в живых клетках, профиль их взаимодействия и прогнозировать побочные эффекты кандидатов в лекарства.
"Мы пытаемся создать инструменты, которые могут быть нацелены на любой мотив РНК," сказал Мэтью Дисней, доцент TSRI, который проводил исследование вместе с научным сотрудником своей лаборатории Лируй Гуань. "Это исследование полностью подтверждает наш дизайн – оно подтверждает, что наше соединение нацелено на желаемую последовательность РНК в сложной клеточной среде, содержащей многие сотни тысяч РНК."
В то время как нацеливание на ДНК использовалось в качестве терапевтической стратегии против рака, несколько подобных подходов было предпринято для связанных с заболеванием РНК.
В новом исследовании ученые создали небольшую молекулу, которая связывается с генетическим дефектом в РНК, который вызывает миотоническую дистрофию 1 типа и устраняет связанные дефекты в культуре клеток.
Миотоническая дистрофия 1 типа включает в себя тип дефекта РНК, известный как "тройной повтор," последовательность из трех нуклеотидов, повторяющаяся в генетическом коде человека больше раз, чем обычно. В этом случае повторение цитозин-урацил-гуанина (CUG) в последовательности РНК приводит к заболеванию, связываясь с определенным белком, MBNL1, делая его неактивным и приводя к ряду аномалий сплайсинга белков.
Чтобы добиться повышения эффективности препарата-кандидата, Дисней и его коллеги прикрепили реактивную молекулу (производное хлорамбуцила, химиотерапевтического препарата, который использовался для лечения одной из форм лейкемии) к небольшой молекуле, которую они идентифицировали. В результате новое соединение не только связывается с целью, но и становится постоянной частью цели – как если бы оно было суперклеено с ней, сказал Дисней. После присоединения он отключает дефект CUG и не позволяет ячейке снова включить его.
Дисней был удивлен примерно 2500-кратным улучшением потенции с новым подходом.
"Я был шокирован увеличением," он сказал. "Это переносит потенцию в область, где хотелось бы увидеть, будет ли соединение иметь реальный терапевтический потенциал."
В результате новое соединение, известное как 2H-4-CA, является наиболее мощным из известных на сегодняшний день соединений, улучшающих дефекты сплайсинга, связанные с DM1. Важно отметить, что 2H-4-CA не влияет на альтернативный сплайсинг транскрипта, не регулируемого MBNL1, демонстрируя селективность в отношении повтора CUG и предполагая, что он может иметь минимальные побочные эффекты.
"Теперь мы можем использовать этот подход для присоединения реактивных молекул к другим малым молекулам, нацеленным на РНК," Дисней сказал.
Модель реактивной молекулы также обеспечивает потенциально общий метод идентификации клеточных мишеней малых молекул, направленных на РНК. По словам Диснея, такие зонды могут также идентифицировать непреднамеренные цели, информацию, которая может быть использована для разработки и идентификации соединений с улучшенной селективностью в подходе, аналогичном профилированию на основе активности.