Chemical Synthesis of New Modified Nucleotides Towards Improved Antisense Oligonucleotide Drugs

Publikation: AfhandlingPh.d.-afhandling

Abstrakt

Anvendelsen af nukleinsyrer i terapeutiske lægemidler og bioteknologi bliver ved med at stige, og en fortsat interesse har derfor krævet en udvikling af nye nukleotider med forbedret egenskaber og nye funktioner. Antisense-tilgangen forsøger at introducere oligonukleotider, der har en terapeutisk virkning på værten, men som kan levere en sådan virkning på en reversibel måde, dvs. når først oligonukleotidet holder op med at være til stede, på det målrettede område, gør den terapeutiske effekt det samme. Dette er en meget anderledes tilgang sammenlignet med at ændre selve genomet, som har irreversible virkninger på værten. Afhandlingen er opdelt i to områder, den første del (Kapitel 4) omfatter brugen af modificerede nukleotider i gap-regionen af gapmer ASO'er og den anden del (Kapitel 4 og 5) præsenterenukleotidbyggesten og oligonukleotider som er blevet funktionaliseret med positivt ladet kemiske grupper. I Kapitel 4 præsenteres en ny klasse af 2'-deoxy-2'-fluor-3'-Chydroxymethyl-β-D-lyxose-konfigurerede nukleotider. Oligonukleotiderne som er modificeret med disse modifikationer, er blevet evalueret for deres dupleksstabilitet, nuklease-modstand, RNase H rekruttering, RNase H kontrol og antisense aktivitet i HeLa-celler. Efter inkorporering i oligonukleotiderne forstyrrer denne nye klasse af nukleotider ikke det dannede dupleks. Derudover kan der observeres en lille forbedring af det modificeret oligonukleotids nuklease-modtand, i forhold til den almindelige DNA-kontrol. Den vigtige egenskab ved denne nye klasse af byggesten er evnen til at fungere som gode RNase H substrater og deres egenskab til at påvirke RNase H-spaltningen i
det målrettede RNA-molekyle. Dette gør at denne nukleotidklasse kan stoppe RNase H-aktiviteten hvis en RNA-streng har en enkelt mutation i RNA-strengen. Nukleotidklassen forbedrede også
antisense-aktiviteten når den blev inkorporeret to gange, i gap-regionen, i et gapmer-antisenseoligonukleotid.


Anden del er opdelt i to kapitaler (5 og 6). Det første kapitel præsenterer tre 2'-amino-LNA-Tmonomerer og deres evne til at forbedre dupleks og tripleks stabiliteten og øge nuklease-modstanden for de modificerede oligonukleotider. Alle de modificerede nukleotider øgede dupleks stabiliteten og nuklease-modstanden for de modificeret oligonukleotider. Dog viste det sig at afstanden mellem de terminale amino-grupper og kontureringspunktet på nukleotidets sukker-ring havde en vigtig rolle i tripleks stabiliteten.


Kapitel 6 fokuserer på positivt ladet nukleotidderivaters evne til at forbedre antisenseaktiviteten af antibakterielle peptid-oligonukleotid-konjugater. De nye 2'-amino-LNA-T-derivater
øger både dupleks- og tripleks-stabiliteten i en betydelig grad, mens de tilbyder en alsidig metode til at modificere oligonukleotiderne gennem kobberkatalyserede klik-reaktioner. Derudover observeres der en høj nuklease-modstand. Yderligere viser det sig, at indsættelsen af positivet ladet nukleotidderivater i peptid-oligonukleotid-konjugaterne, er en vellykket metode. Dette kan ses da de modificerede systemer, som virker gennem antisense mekanismen, har en forbedret antibakteriel aktivitet. Derudover viser disse systemer en god selektivitet over for forskellige bakteriefamilier.
OriginalsprogEngelsk
Bevilgende institution
  • Syddansk Universitet
Vejledere/rådgivere
  • Wengel, Jesper Thagaard, Hovedvejleder
Dato for forsvar7. apr. 2022
Udgiver
DOI
StatusUdgivet - 29. mar. 2022

Fingeraftryk

Dyk ned i forskningsemnerne om 'Chemical Synthesis of New Modified Nucleotides Towards Improved Antisense Oligonucleotide Drugs'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

Citationsformater