藥物研究與發(fā)展：第04章 反義技術(shù)與反義藥物

PAGE藍(lán)色字為判斷題內(nèi)容反義技術(shù)與反義藥物簡(jiǎn)介一、定義反義技術(shù)（antisenseapproach）是根據(jù)核酸雜交原理設(shè)計(jì),選擇性抑制特定基因表達(dá)為目的的新技術(shù)。包括反義DNA、反義RNA及核酶。反義治療的基本機(jī)制是通過(guò)阻抑從DNA到mRNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程或從mRNA到蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程而阻斷細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成。反義DNA主要指反義寡核苷酸[1]，因更具藥用價(jià)值而倍受重視。利用這一技術(shù)研制的藥物稱反義藥物。寡脫氧核苷酸（oligodeoxynucleotide,ODN）是一段合成的DNA，由更小的單位即核酸組成的鏈，ODN可與基因組RNA或DNA或者基因組衍生的RNA互補(bǔ)。反義核酸技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史1953年Watson和Crick提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補(bǔ)原則，開(kāi)創(chuàng)了分子生物學(xué)的新紀(jì)元。1978年Zamecnik和Stephenson最先提出并嘗試使用反義技術(shù)抑制基因表達(dá)，他們用針對(duì)羅氏肉瘤病毒（RSV）RNA的反義寡核苷酸片段抑制RSV復(fù)制及其RNA翻譯獲得成功。第一次證實(shí)了反義核酸封閉基因表達(dá)的可行性。1981年Tmizawah等在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)天然存在的反義RNA，明確地將這些反義RNA定義為反義基因。由于反義技術(shù)是從生命的最根本點(diǎn)──核酸的角度著眼，人們預(yù)感到它將對(duì)疾病的治療有突破性進(jìn)展。1990年美國(guó)的基因工程新聞把反義技術(shù)列為90年代十大熱點(diǎn)生物技術(shù)之一。1992－1994年，反義技術(shù)在臨床應(yīng)用方面取得了重大進(jìn)展，有六種反義藥物進(jìn)入了二期臨床。1995年伯明翰大學(xué)的研究者首次報(bào)告了能口服的反義寡核苷酸藥物。但在1995年以前，還沒(méi)有一例關(guān)于反義核酸能降低細(xì)胞內(nèi)相應(yīng)靶蛋白和靶mRNA的定量資料，僅有關(guān)于推斷性的反義作用機(jī)制的報(bào)道。1996年以后，隨著對(duì)反義寡核苷酸作用機(jī)理的闡明，以及一些良好的臨床結(jié)果的報(bào)道，人們對(duì)反義療法又燃起了新的熱情。1997年《自然》雜志指出反義藥物將成為21世紀(jì)最前沿的五種治療趨勢(shì)之一。迄今為止，已有至少17種反義寡核苷酸進(jìn)入臨床試驗(yàn)。反義核酸技術(shù)的種類（一）反義RNA（1）反義RNA與mRNA雜交后阻斷了其與核糖體的結(jié)合。在胞核內(nèi)反義RNA影響轉(zhuǎn)錄的mRNA前體的加工和轉(zhuǎn)運(yùn)，因而抑制蛋白質(zhì)的合成。（2）反義RNA借助了表達(dá)載體（質(zhì)粒、病毒）并在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生，避免了在給藥途徑中易被核糖核酸酶（RNase）降解的缺點(diǎn)。（3）反義RNA在細(xì)胞內(nèi)可持續(xù)表達(dá)，不存在半衰期問(wèn)題。（4）由于操作的復(fù)雜性和安全性，故多不被采用。(二)核酶（1）一種具有酶催化活性的RNA。（2）核酶可催化RNA切割和RNA剪接反應(yīng)。反義RNA與靶mRNA結(jié)合后，通過(guò)體內(nèi)RNase的激活，使反義RNA分子與靶mRNA鏈一起分解。但核酶只催化靶mRNA的斷裂，其本身并不受損，靶mRNA分子降解后，核酶隨即解離下來(lái)，又可與其它的靶mRNA分子結(jié)合，繼續(xù)發(fā)揮催化降解作用，因而比反義RNA的封閉阻斷效率高得多。（三）反義寡核苷酸反義寡核苷酸是與含有蛋白質(zhì)氨基酸序列信息的DNA或RNA鏈的某一段互補(bǔ)的短鏈寡核苷酸，能抑制DNA轉(zhuǎn)錄或mRNA翻譯。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是根據(jù)核酸雜交原理設(shè)計(jì)，可以選擇性抑制特定基因表達(dá)。第二節(jié)反義寡核苷酸一、反義寡核苷酸用于臨床必須具備的條件（一）設(shè)計(jì)容易，而且多樣根據(jù)所確定的靶mRNA的序列在轉(zhuǎn)錄、翻譯過(guò)程的任何環(huán)節(jié)階段都能設(shè)計(jì)相應(yīng)的AON來(lái)加以阻止。（二）合成簡(jiǎn)單，速度快，可大量生產(chǎn)大規(guī)模制備、規(guī)模化生產(chǎn)是任何一種藥物開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，這一點(diǎn)對(duì)反義藥物尤為重要。幾年前反義藥物的合成價(jià)格貴得驚人，使該類藥物的臨床前一系列研究無(wú)法進(jìn)行。近年來(lái)，隨著DNA大規(guī)模合成技術(shù)的開(kāi)發(fā)及合成儀器的研制成功，反義藥物的成本已降低到研究及藥用可以接受的水平，從而加速了反義藥物的臨床前研究及臨床過(guò)渡。雖然反義ODN是最成熟的反義藥物，但至今尚未商品化。美國(guó)Isis制藥公司采用快速篩選法，平均每周能鑒定出2個(gè)基因靶，只需6～9個(gè)月即可研制出一個(gè)反義化合物，并用于臨床。將于近期提出Isis-2922的新藥應(yīng)用(NDA)申請(qǐng)。如果反義技術(shù)的進(jìn)展導(dǎo)致寡核苷酸藥物開(kāi)發(fā)成功，實(shí)際上要求寡核苷酸的合成、純化、鑒定等方面也取得進(jìn)展。如Isis-2302的III期實(shí)驗(yàn)和商業(yè)性生產(chǎn)就要求批量生產(chǎn)數(shù)以千克計(jì)的產(chǎn)品。已有一些大規(guī)模合成的設(shè)備，如帕金-埃爾默公司(Perkin-Elmer)的設(shè)備,合成規(guī)模1mM。法瑪西亞公司(PharmaciaBiotech)的OligoPilotII，合成規(guī)模0.1-4mM，每批可生產(chǎn)15.2g純物質(zhì)。OligoProcessSystem合成規(guī)模10-150mM，每批可生產(chǎn)450g純物質(zhì)，足供大規(guī)模臨床實(shí)驗(yàn)需要。該公司計(jì)劃開(kāi)發(fā)的Oligomax，合成規(guī)模2M，每批可生產(chǎn)6-7kg純物質(zhì)，年生產(chǎn)能力達(dá)1噸以上。現(xiàn)在的DNA自動(dòng)合成技術(shù)已經(jīng)使AON容易合成。Pharmacia公司已經(jīng)研制出合成反義DNA或反義RNA的自動(dòng)合成儀。（三）AODN在體內(nèi)可穩(wěn)定存在（在AON的設(shè)計(jì)中的穩(wěn)定性中詳細(xì)介紹）（四）能進(jìn)入靶細(xì)胞并保持有效濃度多種細(xì)胞系都能對(duì)AODN有效的吸收。因此AON對(duì)穿透細(xì)胞膜不成問(wèn)題。AODN也可以以胞飲、內(nèi)吞、受體介導(dǎo)等方式進(jìn)入細(xì)胞。AODN發(fā)揮其反義作用，必須在細(xì)胞mRNA結(jié)合部位達(dá)到有效濃度。而AODN一般是多陰離子化合物，大多經(jīng)過(guò)多種吞噬方式進(jìn)入細(xì)胞發(fā)揮其反義作用。由于這是一種耗能過(guò)程，并且轉(zhuǎn)運(yùn)具有飽和性，要用很高的濃度才能有細(xì)胞水平觀察到對(duì)目的基因的明顯抑制作用。AODN的外排速度很快?？捎没瘜W(xué)修飾增加保持時(shí)間。尤其硫代型保持時(shí)間最長(zhǎng)，有具有良好的穿膜和抗核酸酶的能力，是目前較為可取的一種。不經(jīng)修飾的ODN不論在體液內(nèi)還是細(xì)胞中都極易被降解，不能發(fā)揮其反義作用。因而多采用經(jīng)化學(xué)修飾的ODN，以減少核酸酶對(duì)ODN的降解。對(duì)ODN化學(xué)修飾的方法主要針對(duì)三方面，即堿基修飾、核糖修飾、磷酸二酯鍵修飾。堿基修飾主要為雜環(huán)修飾、5－甲基胞嘧啶和二氨基嘌呤；核糖修飾主要為己糖、2ˊ－O－甲基取代核糖、環(huán)戊烷、α－構(gòu)象核糖；磷酸二酯鍵修飾主要為硫代和甲基代修飾等。其中硫代寡核苷酸（phosphorothioate,PS－ODN）、混合骨架寡核苷酸（mixedbackboneoligonucleicacid,MBO）和多肽核酸（peptidenucleicacid,PNA）應(yīng)用廣泛，成為具有代表型的第一、二、三代ODN。（五）AON可識(shí)別并封閉作用于靶基因1.病毒類病毒是對(duì)人和動(dòng)物危害極大的病原體，反義技術(shù)能特異性地抑制有害靶基因的表達(dá)。例如：人T淋巴細(xì)胞病毒、人免疫缺陷病菌毒、單純皰疹病毒、流感病毒、腦炎病毒、SV40、羅氏肉瘤病毒、乙肝病毒、牛乳頭瘤病毒和巨細(xì)胞病毒等。2.反義寡核苷酸對(duì)某些靶基因的抗增值效應(yīng)（表4-1）。在體外培養(yǎng)細(xì)胞上已取得極大的成功，如：原癌基因c-met編碼肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（hepatocytegrowthfactor，HGF）受體，這是一種較強(qiáng)的表皮細(xì)胞有絲分裂原。因此，c-met基因產(chǎn)物可能與胃癌細(xì)胞的增殖或侵襲有關(guān)。與c-metmRNA互補(bǔ)的反義ODN可抑制癌細(xì)胞系中對(duì)HGF的應(yīng)答，并且具有防止胃癌進(jìn)一步發(fā)展的潛力。Bcl-2基因的過(guò)度表達(dá)可引起抗細(xì)胞凋亡作用，從而導(dǎo)致對(duì)化學(xué)藥物的抗性。體外實(shí)驗(yàn)有力證明，與bcl-2mRNA互補(bǔ)的反義ODN具有下調(diào)bcl-2表達(dá)的作用。研究顯示，bcl-2反義治療可改善復(fù)發(fā)性非-Hodgkin淋巴瘤患者的病情。表4-1 反義寡核苷酸對(duì)某些靶基因的抗增殖效應(yīng)靶基因細(xì)胞類型效應(yīng)c-myb原代T淋巴細(xì)胞抑制增殖骨髓單核血細(xì)胞抑制血細(xì)胞生成原代大鼠平滑肌細(xì)胞抑制增殖c-met胃癌細(xì)胞抑制增殖和侵襲c-myc原代T淋巴細(xì)胞抑制殖增T細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞抑制調(diào)亡原代人平滑肌細(xì)胞抑制增殖H-c-ras膀胱癌細(xì)胞抑制增殖HER-2/neu卵巢癌細(xì)胞抑制增殖bcr/abl慢性粒細(xì)胞性白血病細(xì)胞抑制集落形成bcl-2前B白血病細(xì)胞抑制細(xì)胞凋亡3.宿主基因類多藥耐藥基因、周期素（cyclin）、前胸腺素、T細(xì)胞受體、表皮生長(zhǎng)因子（EGF）受體、β-球蛋白、磷脂酶A2、蛋白激酶C、白介素-1受體相關(guān)激酶等。4.細(xì)胞因子類：堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、白介素-2、白介素-1、IGF-1、粒巨噬細(xì)胞集落刺激因子、集落刺激因子-1等5.其他：氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶、TAR驅(qū)動(dòng)的胎盤(pán)堿性磷酸酶、人乳頭瘤病毒E2反應(yīng)元件驅(qū)動(dòng)的氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶。二、反義寡核苷酸的設(shè)計(jì)（一）專一性反義寡核苷酸必須具有高度的選擇性，即專一性的識(shí)別DNA或RNA的特定序列并與之結(jié)合，這也是作為高效、安全的藥物的基本要求。針對(duì)同一mRNA不同序列的反義寡核苷酸的作用效率相差甚遠(yuǎn)。所以mRNA的5’端、啟動(dòng)密碼AUG周?chē)蚝颂求w裝配部位、3’端的非翻譯區(qū)域，都可成為可選擇的靶位。反義寡核苷酸可通過(guò)下述機(jī)制干擾基因的表達(dá)：（1）反義寡核苷酸與翻譯起始位點(diǎn)雜交。這樣可形成一種穩(wěn)定的雙鏈結(jié)構(gòu)，從而阻礙了與搜尋起始密碼子AUG的核糖體小亞基的結(jié)合，最終導(dǎo)致核糖體大亞基不能與其小亞基正確裝配及起始翻譯。在體外系統(tǒng)中已觀察到反義寡核苷酸對(duì)翻譯、剪接和核轉(zhuǎn)運(yùn)的抑制作用，并且這種抑制作用依賴于寡核苷酸的長(zhǎng)度及其化學(xué)組成。從理論上講，長(zhǎng)約15個(gè)核苷酸的小寡核苷酸已具有抑制單個(gè)靶基因表達(dá)的特異性。過(guò)短則減少了其效應(yīng)并增加了對(duì)細(xì)胞的非特異性抑制，過(guò)長(zhǎng)不利于合成和修飾，同時(shí)影響進(jìn)入細(xì)胞的能力。（2）反義寡核苷酸與RNA序列結(jié)合。這樣可形成RNA-DNA雙鏈，其中RNA部分可被RnaseH切割。一旦切割后，mRNA不能再進(jìn)行翻譯，并且迅速降解。通過(guò)這種機(jī)制進(jìn)行的抑制作用是不可逆的，但缺點(diǎn)是非特異性。不依賴于Rnase的抑制作用具有更強(qiáng)的靶特異性。（二）穩(wěn)定性反義寡核苷酸能夠發(fā)揮其作用，必須滿足以下條件：充分的細(xì)胞內(nèi)濃度，較長(zhǎng)的細(xì)胞內(nèi)半衰期，具有對(duì)抗血漿、體液及細(xì)胞內(nèi)核酸酶降解的能力。由于未修飾的反義寡核苷酸一般會(huì)立即被降解，為增加其穩(wěn)定性，人們對(duì)它進(jìn)行了大量的修飾。如：(1)改變立體構(gòu)型。由天然的β型糖苷鍵改為α型。如：猴腎病毒α型比β型抗酶能力提高了30倍以上，說(shuō)明α型是翻譯的有力抑制劑。(2)化學(xué)修飾。即寡核苷酸磷酸骨架上的羥基被一些化學(xué)基團(tuán)取代，如甲基（M）、氨基（NH）和硫(S)等，形成非離子型衍生物。由于M－和NH－ODN及α型異構(gòu)體穩(wěn)定性較好，也易進(jìn)入細(xì)胞，但它們不能活化RNA酶H降解雜交雙鏈中的mRNA，因而需要濃度較高，效果不盡如人意。由于磷酸二酯鍵是核酶的主要靶點(diǎn)，因此采用硫化試劑將ODN磷酸二酯鍵硫化成為PS-ODN類結(jié)構(gòu)，是增強(qiáng)ODN穩(wěn)定性的有效途徑。PS-ODN是迄今研究最深入、應(yīng)用最廣泛的一類as-ODN。作為第一代as-ODN藥物，PS-ODN具有良好的水溶性、穩(wěn)定性及易于大量合成，基本能滿足臨床治療的需要。與天然ODN相比，PS-ODN通過(guò)細(xì)胞內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)平衡所需時(shí)間更長(zhǎng)，最終細(xì)胞內(nèi)濃度也更高；其t1/2一般都大于24h[2]，極大地提高了對(duì)核酸酶的耐受能力。PS-ODN抑制基因的表達(dá)通過(guò)兩種方式，即誘導(dǎo)RnaseH以降解目的mRNA或與目的mRNA形成雜交體而干擾mRNA的加工和翻譯。其副作用主要來(lái)自其攜帶的負(fù)電荷和免疫原性，由于PS-ODN帶有大量的負(fù)電荷，能與多種因子結(jié)合從而導(dǎo)致非特異效應(yīng)。體外實(shí)驗(yàn)表明，PS-ODN及其核酸降解物能與血清蛋白、細(xì)胞表面受體結(jié)合，或者進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)與某些堿性蛋白質(zhì)或酶結(jié)合[3]。另外的研究還發(fā)現(xiàn)，PS-ODN及其核酸降解物中含有多個(gè)連續(xù)的CpG序列，會(huì)產(chǎn)生非序列特異性的抑制作用[4]。（三）通透性1．與多聚離子藥物載體(PLL)連接由于PLL帶正電荷，可與細(xì)胞膜非特異結(jié)合，所以可增加反義寡核苷酸透過(guò)細(xì)胞膜的效率。2．垂環(huán)修飾如膽固醇和磷脂與反義寡核苷酸結(jié)合后，對(duì)細(xì)胞的親和力可增加8—10倍。3．脂質(zhì)體包裹脂質(zhì)體包裹修飾后的反義寡核苷酸不僅可以避免細(xì)胞外環(huán)境中核酸酶對(duì)其破壞作用，而且有利于通過(guò)血腦屏障，進(jìn)入大腦。如：TGF、IGF就是治療腦膠質(zhì)瘤的反義藥物。三、反義寡核苷酸的作用機(jī)理反義治療的基本機(jī)制是通過(guò)阻抑從DNA到mRNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程或從mRNA到蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程而阻斷細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）就是一種反義或負(fù)鏈RNA，它可通過(guò)以下4種方式發(fā)揮作用：(1)與mRNA堿基配對(duì)，起始信息的翻譯。(2)與mRNA堿基配對(duì)，延伸信息的翻譯。(3)與rRNA堿基配對(duì)，定位三核苷酸反密碼子區(qū)，以便與mRNA密碼子產(chǎn)生最佳的雜交。(4)提供末端反密碼子（terminalanticodon）（一種反義三核苷酸）以終止新生蛋白質(zhì)序列。通過(guò)適當(dāng)?shù)妮d體進(jìn)行轉(zhuǎn)染以產(chǎn)生質(zhì)粒衍生的反義mRNA可內(nèi)源性地抑制翻譯。各種亞類反義寡核苷酸外源性地抑制翻譯。各種亞類反義物質(zhì)如反義序列、反基因（antigene）序列和核酶可在不同位點(diǎn)阻斷轉(zhuǎn)錄或翻譯過(guò)程。具體來(lái)說(shuō)，AON的作用機(jī)理如下：(1)物理阻斷作用于mRNA5′端非翻譯區(qū)，如核糖體結(jié)合位點(diǎn)，阻斷rRNA與mRNA的結(jié)合，干擾相應(yīng)基因的翻譯。(2)激活核糖核酸酶H（RnaseH）反義寡核苷酸與mRNA結(jié)合，激活RNaseH，剪切雜交分子中的mRNA。(3)阻斷mRNA拼接反義核酸與前mRNA外顯子和內(nèi)含子的連接區(qū)結(jié)合，抑制正常成熟mRNA的拼接。(4)改變mRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)反義核酸與mRNA結(jié)合，mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,使RNA降解加速。(5)通過(guò)Hoogsteen堿基配對(duì)形式（T-A-T，C-G-C）反義核酸與雙股DNA基因結(jié)合，形成三股螺旋結(jié)構(gòu)，阻止靶基因復(fù)制或競(jìng)爭(zhēng)抑制激活轉(zhuǎn)錄的蛋白與基因啟動(dòng)子結(jié)合，從而干擾基因轉(zhuǎn)錄(反基因技術(shù))。(6)與單鏈DNA結(jié)合成雙鏈結(jié)構(gòu)以阻止靶基因的復(fù)制或轉(zhuǎn)錄。(7)與引物RNA結(jié)合，抑制DNA的復(fù)制。(8)作用于polyA形成位點(diǎn)，阻止mRNA的成熟及其向胞漿中的轉(zhuǎn)運(yùn)。(9)作用于mRNA5′端編碼區(qū)，如起始密碼AUG，阻止完整的RNA翻譯，從而進(jìn)一步阻止蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。第三節(jié)核酶核酶是指由RNA組成的酶。在天然情況下，核酶可催化RNA切割和RNA剪接反應(yīng)。6個(gè)天然存在的核酶結(jié)構(gòu)已得到鑒定，其中最著名的是錘頭狀和發(fā)夾狀核酶。具有催化RNA切割的核酶可作為基因表達(dá)和病毒復(fù)制的抑制劑，目前已被開(kāi)發(fā)用于基因治療。一、給藥方法由于核酶分子較大，故核酶不能像AODN一樣通過(guò)受體介導(dǎo)的機(jī)制進(jìn)入細(xì)胞，需通過(guò)特殊的方法導(dǎo)入。1.轉(zhuǎn)染后內(nèi)源性表達(dá)和外源性給藥 載體構(gòu)建物進(jìn)入細(xì)胞后內(nèi)源性表達(dá)核酶，但該法具有逆轉(zhuǎn)錄病毒載體的某些缺點(diǎn)如可能發(fā)生插入誘變。2.病毒載體逆轉(zhuǎn)錄病毒載體和腺病毒載體已用于核酶的釋放。另一種方法是應(yīng)用腺相關(guān)病毒（adeno-associatedvirus,AAV）載體，它能以非隨機(jī)的方式整合到第19號(hào)染色體DNA中。3.攜帶多個(gè)核酶結(jié)構(gòu)域的表達(dá)載體 這類多聚體酶造物似乎比相應(yīng)的反義RNA或攜帶單個(gè)核酶結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄子能更為有效而特異性地抑制氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)。4.體內(nèi)轉(zhuǎn)錄方法該法的缺點(diǎn)是限制了核酶發(fā)展為一種穩(wěn)定的具有特定長(zhǎng)度和催化功能的RNA分子的潛力。上述問(wèn)題可以通過(guò)如下方法加以解決，即合成一個(gè)轉(zhuǎn)錄子，在其特定的反式作用核酶?jìng)?cè)翼替換為另外兩個(gè)順式作用的錘頭狀或發(fā)夾狀核酶。目前，由于缺乏有效的基因轉(zhuǎn)移方法，這種方法尚不能用于治療。5.核酶與易于進(jìn)入細(xì)胞的分子耦聯(lián) 由于進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)質(zhì)小泡（endocytoplasmicvesicle）后，核酶易被溶酶體酶所降解，故限制了該法的應(yīng)用。6.脂質(zhì)體介導(dǎo)核酶轉(zhuǎn)移進(jìn)入細(xì)胞 這種方法與ODN結(jié)合脂質(zhì)體釋放給藥相似。脂質(zhì)體囊的反義分子的抑制活性比非囊化分子高100倍。不經(jīng)過(guò)脂質(zhì)體囊化的OND和核酶僅通過(guò)離子相互作用結(jié)合在表面。因此，脂質(zhì)體介導(dǎo)有利于ODN的進(jìn)入，而不會(huì)隨后因進(jìn)入內(nèi)吞小泡而易于被降解。一個(gè)理想的核酶表達(dá)載體應(yīng)具有以下特征：①轉(zhuǎn)錄效率高；②可產(chǎn)生穩(wěn)定的RNA；③轉(zhuǎn)錄的核酶不具有抑制性的二級(jí)結(jié)構(gòu)；④核酶與底物定位于同一個(gè)亞細(xì)胞區(qū)室內(nèi)。如果將核酶等RNA控制劑成功地輸送到亞細(xì)胞區(qū)室中指定的靶點(diǎn)，必須弄清啟動(dòng)子策略以及特定預(yù)期位置的RNA信號(hào)。一種策略是將核酶包埋入用bonafide逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)錄子包裝的假病毒轉(zhuǎn)錄子中，這樣可能直接接近靶序列。Good等（1997）利用人U6啟動(dòng)子和不同量的U6RNA編碼序列表達(dá)了小核酶、反義RNA以及抗HIV-RNA與蛋白質(zhì)的RNA反聚體（aptamer）釣鉺。結(jié)合RNA的Rev可有效地阻斷HIV-1基因表達(dá)，然而利用上述元件表達(dá)的其他RNA則幾乎沒(méi)有作用。二、臨床應(yīng)用潛力與傳統(tǒng)藥物不同，核酶是破壞遺傳信息流，而不抑制蛋白質(zhì)功能。核酶靶向特定mRNA的治療潛力非常巨大，是一種治療疾病的新方法，尤其是一些因RNA異常表達(dá)所致的疾病如癌癥和病毒感染的治療。根據(jù)其催化特定的反應(yīng)，目前正從完全隨機(jī)的RNA池中選擇新的核酶。在進(jìn)行的基因轉(zhuǎn)移或酶治療中，這些核酶能取代其相應(yīng)的蛋白質(zhì)部分。核酶有望開(kāi)發(fā)成為一種可用于治療腺苷脫氨酶缺陷、Gaucher病以及其他一些因mRNA前體（premRNA）異常剪接所致遺傳病的藥物。（一）核酶作為抗病毒藥物的潛力核酶能特異性地抑制病毒基因表達(dá)與復(fù)制，是一類極有希望的藥物。它們不僅可以順式而且還可以反式切割靶模體，這使得錘頭狀核酶成為抗病毒研究的前沿。由于病毒靶序列一般不存在于已感染的宿主細(xì)胞基因組中，因而，反義核酶不必為序列選擇性的。與短的反義ODN或合成的核酶相比，長(zhǎng)鏈反義RNA（30個(gè)堿基）或具有長(zhǎng)反義臂的核酶并非處于劣勢(shì)。當(dāng)病毒處于潛伏期感染，其基因表達(dá)處于低水平時(shí)，采用核酶進(jìn)行治療可能更為有效，但該法難以處理完全活化的病毒基因表達(dá)和復(fù)制。下列病毒感染是核酶治療潛在的靶子：(1)HIV-1感染；(2)乙型、丙型和丁型肝炎病毒感染；(3)A型流感病毒感染；(4)淋巴細(xì)胞性脈絡(luò)叢腦膜炎病毒感染；(5)牛白血病病毒感染；(6)Ⅰ型和Ⅱ型人嗜T淋巴細(xì)胞病毒（HTLV）感染。（二）核酶用于治療HIV感染HIV-1為RNA基因組，在其病毒基因組和亞基因組RNA上含有多個(gè)潛在的核酶切割位點(diǎn)。由于病毒可迅速發(fā)生突變。故只抑制單個(gè)靶病毒的抗病毒藥物往往對(duì)此束手無(wú)策。具有同時(shí)靶向許多不同位點(diǎn)以抑制HIV-1的多聚核酶已成為另一個(gè)重要的治療方法。核酶可在病毒生活史中的兩個(gè)部位上有效地抗HIV-1感染。第一個(gè)是感染后不久與前病毒DNA形成之前，此時(shí)所有的或部分病毒基因組仍以RNA形成存在。第二個(gè)是在已發(fā)生整合的前病毒形成之后，此時(shí)產(chǎn)生了經(jīng)過(guò)剪接的和全長(zhǎng)的轉(zhuǎn)錄本。特別值得注意的是，HIV-1能感染靜止期的淋巴細(xì)胞，在這種細(xì)胞里已開(kāi)始了前病毒DNA的合成，但是不完全的反轉(zhuǎn)錄。如果核酶存在于細(xì)胞質(zhì)中，它可在T細(xì)胞活化前通過(guò)在上述第一步切割RNA以防止細(xì)胞持續(xù)受感染。研究顯示，靶向5’UTR序列上某個(gè)位點(diǎn)的發(fā)夾狀核酶的表達(dá)可使細(xì)胞中HIV前病毒DNA的形成降低50～100倍。當(dāng)靶向tat中的保守位點(diǎn)并共享tat-rev外顯子的錘頭狀核酶利用莫洛尼（Moloney）病毒載體LTR進(jìn)行表達(dá)時(shí)，可保護(hù)培養(yǎng)細(xì)胞免受病毒感染至少達(dá)21天。這種抗tat和tat/rev核酶已通過(guò)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)入衍生于造血CD34+干細(xì)胞的人骨髓，使多能干細(xì)胞分化成單核細(xì)胞系，并與HIV-1競(jìng)爭(zhēng)。與只轉(zhuǎn)導(dǎo)病毒載荷量相等的對(duì)照細(xì)胞相比，能表達(dá)核酶的細(xì)胞可免于病毒感染。Rossi（1995）報(bào)道了一種新的核酶-靶共定位策略，它利用RT的tRNALys3引物作為載體將核酶導(dǎo)入密切相關(guān)的HIV基因組RNA中，很可能進(jìn)入病毒體（virion）本身。該策略是根據(jù)已知的HIVRT與細(xì)胞tRNALys3之間的相互作用而提出的，其中tRNALys3是所有哺乳動(dòng)物慢病毒（lentivirus）均使用的引物。應(yīng)用該法獲得的結(jié)果小結(jié)如下：(1)tRNA-核酶選擇性地與HIV逆轉(zhuǎn)錄酶結(jié)合，親和力與合成的tRNALys3一致。(2)轉(zhuǎn)染進(jìn)入人胚細(xì)胞后，tRNA-核酶為PolⅢ轉(zhuǎn)錄。(3)tRNA-核酶可被輸送到細(xì)胞質(zhì)中，使之能夠與逆轉(zhuǎn)錄酶結(jié)合。(4)當(dāng)tRNA-核酶經(jīng)短暫轉(zhuǎn)當(dāng)進(jìn)入293細(xì)胞時(shí)，沒(méi)有與內(nèi)源性tRNALys3相當(dāng)水平的Trna-核酶轉(zhuǎn)錄本。(5)tRNA-核酶基因與HIV-1DNA共轉(zhuǎn)染進(jìn)入293細(xì)胞后，與對(duì)照組織相比，病毒感染可降低4~21倍。目前正對(duì)艾滋病患者進(jìn)行發(fā)夾狀核酶的臨床試驗(yàn)。（三）核酶與癌癥治療核酶是通過(guò)抑制mRNA翻譯阻斷蛋白質(zhì)的合成。由于腫瘤形成的一個(gè)重要特征是產(chǎn)生能轉(zhuǎn)化細(xì)胞的變異蛋白質(zhì)，因此，核酶具有潛在的抗腫瘤作用。Kashani-Sabet和Scanlon（1995）對(duì)核酶在癌癥基因治療中的應(yīng)用進(jìn)行了專題評(píng)述。隨著核酶介導(dǎo)抑制作用的成功報(bào)道，多名研究人員探討了核酶用于癌癥治療的潛力。核酶介導(dǎo)的潛在的切割靶目標(biāo)有：(1)融合轉(zhuǎn)錄本：bcr/abl、Ig/bcl2、alk/NPM和dek/can；(2)細(xì)胞調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄本：cdk2；(3)抗調(diào)亡基因的轉(zhuǎn)錄本：bcl-2和bcl-x；(4)靜止細(xì)胞的（cytostatic）抗性基因轉(zhuǎn)錄本：MDR-1、MGMT和拓?fù)洚悩?gòu)酶；(5)核轉(zhuǎn)錄因子：c-myc、N-myc、c-myb、c-foc和c-jun。研究發(fā)現(xiàn)，核酶在研究基因調(diào)控、抗病毒復(fù)制和滅活癌基因方面具有巨大潛力。核酶靶向技術(shù)顯示，u-myc直接參與誘導(dǎo)調(diào)亡，并可在分子水平調(diào)控細(xì)胞凋亡。多種癌癥模型研究顯示，核酶優(yōu)于反義治療。然而，核酶介導(dǎo)癌治療的靶子主要為癌基因，如在10%-15%的人類癌癥中具有突變的G蛋白的ras家族，以及見(jiàn)于慢性髓性白血病的bcr-abl嵌合基因等。核酶若要成功地應(yīng)用于臨床尚有待于進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)研究，同時(shí)還需要研究多種不同的給藥系統(tǒng)，以確定一種最佳的癌癥治療方法。開(kāi)發(fā)一種成功的可用于癌癥基因治療的核酶方案還需要符合多方面的要求，其中最重要的是選擇合適的臨床前（體內(nèi)和體外）和臨床模型系統(tǒng)，同時(shí)還應(yīng)考慮開(kāi)發(fā)適當(dāng)?shù)妮d體以確保設(shè)計(jì)的核酶正確進(jìn)入靶細(xì)胞并表達(dá)。功能的設(shè)計(jì)與改造核酶基因治療的一個(gè)重要目標(biāo)是細(xì)胞內(nèi)必須有足量的核酶，以保證結(jié)合和切割。一項(xiàng)通過(guò)核酶分子與靶RNA在細(xì)胞內(nèi)共定位以提高有效作用水平的研究取得了令人振奮的結(jié)果。核酶與底物RNA示蹤細(xì)胞生物學(xué)必將是一個(gè)極其重要的研究方向。第四節(jié)AODN的藥效學(xué)評(píng)價(jià)[5-7]具不完全統(tǒng)計(jì)目前在動(dòng)物體內(nèi)評(píng)價(jià)的反義藥物有10余種，其中抗腫瘤作用的7種，抗病毒作用的1種，其它如作用于心血管、代謝、免疫及細(xì)胞粘附系統(tǒng)的有4種。詳見(jiàn)表4-2。動(dòng)物體內(nèi)的這些結(jié)果,已成為反義藥物開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。表4-2整體水平反義藥物藥效學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果[5，6，7]靶基因動(dòng)物模型反義藥

物種類長(zhǎng)度

(nt)劑量及活性C-raf-1異植A549肺癌裸鼠硫代206mg/kg,i.v,1次/日.腫瘤生長(zhǎng)及c-raf激酶mRNA呈劑量依賴性降低.PKC-aSK-1小鼠硫代20100mg/kg/200ml/日,i.p.,7日.肝臟PKC-amRNA下降90%.C-myc1.Em-c-myc轉(zhuǎn)基因小鼠

2.CD-1裸鼠的人黑色素瘤異植物硫代

硫代15

18預(yù)防性治療,20mg/kg/日,s.c.,6周.75%反義治療鼠26周后仍未見(jiàn)腫瘤生長(zhǎng),而95%對(duì)照組鼠在16周時(shí)出現(xiàn)腫瘤.0.25,0.5,1mg/只/日,i.v.,8日,也用其它治療方案.可見(jiàn)序列特異性的腫瘤生長(zhǎng)抑制、肺癌轉(zhuǎn)移數(shù)下降及壽命延長(zhǎng).C-myb1.K562細(xì)胞異植Scid小鼠

2.球囊擴(kuò)張動(dòng)脈損傷大鼠硫代

硫代24

18100mg/日,14日.反義治療鼠存活時(shí)間是正義治療鼠及未治療鼠的3-8倍.損傷后即在動(dòng)脈局部應(yīng)用200mg反義藥物,連續(xù)14日.損傷幾乎完全恢復(fù),但僅見(jiàn)于與藥物接觸的局部.NF-kB

(p65亞單位)1.HTLV-1Tax轉(zhuǎn)基因小鼠成纖維瘤

2.裸鼠的皮下異植人纖維肉瘤或黑色素瘤3'端硫代+天然硫代21

18-24腫瘤建立后7日開(kāi)始治療,40mg/g.wt/每3日,i.p.,連續(xù)15日.8日后腫瘤明顯縮小,15日后完全消失.1.4mg/只,二次/周,s.c.,或2.8mg/只,經(jīng)泵給藥14日,腫瘤細(xì)胞注射前或后72小時(shí)開(kāi)始治療.70%反義治療鼠腫瘤明顯縮小,上述方案的結(jié)果相同.IL-1受體小鼠中性白細(xì)胞刺激誘導(dǎo)IL-1硫代183nmol/日,s.c.,3日,IL-1注射前24小時(shí)開(kāi)始治療.中性白細(xì)胞活動(dòng)度降低40%.黃體酮受體卵巢切除大鼠脊柱前凸行為誘導(dǎo)黃體酮天然18經(jīng)直達(dá)腹側(cè)正中下丘腦的雙向?qū)Ч軉未文X內(nèi)注射400ng藥物.雌鼠動(dòng)情期反應(yīng)明顯降低,70%表現(xiàn)無(wú)性別感受性.加壓素受體成年雄性Wistar大鼠末端帽狀硫代210.5mg/ml,0.5ml/h輸注.在焦慮相關(guān)性行為中,血管緊張素結(jié)合呈序列特異性降低.血管緊張素原8周齡先天性自發(fā)性高血壓雄性大鼠天然162.5ml含藥脂質(zhì)體溶液經(jīng)門(mén)靜脈或直接注射肝臟.血壓呈序列特異性降低.BCR/ABL人Ph白血病細(xì)胞異植Scid小鼠硫代261mg/日,i.v.,連續(xù)9日.BCR/ABLmRNA水平降低,小鼠存活期延長(zhǎng).HBxHBx轉(zhuǎn)基因小鼠模型硫代271mg/只/日,i.p.,連續(xù)7日.HBx基因轉(zhuǎn)錄物水平明顯降低.0.2-1mg/只,i.p.,3次/周,8周.HBx蛋白明顯減少,且可阻止肝癌前損傷.PKA人結(jié)腸癌細(xì)胞異植裸鼠硫代2150mg/kg,單次s.c..腫瘤生長(zhǎng)呈劑量依賴性抑制.DHBV鴨乙肝病毒感染的北京鴨硫代18感染后第三天給藥,20mg/kg/日,9日.病毒呈劑量依賴性和序列特異性抑制,肝臟病毒DNA幾乎完全清除.注：i.v.靜脈注射，i.p.腹腔注射，s.c.皮下注射.第五節(jié)反義技術(shù)的應(yīng)用目前最有希望的是抗病毒類藥物，因?yàn)橐褜?duì)許多致病病毒的基因及其編碼蛋白有較多了解，并且病毒的主要蛋白在人體中大部分無(wú)相應(yīng)蛋白種類，所以抗病毒的AON藥物對(duì)人類正?；蚋蓴_很小。一、抗病毒劑（一）人類免疫缺陷病毒（HIV）-1反義寡核苷酸抗病毒活性采用以下4種機(jī)制：(1)與脂質(zhì)體囊化的硫代磷酸寡核苷酸不同，ODN還可獨(dú)立地干擾病毒介導(dǎo)的細(xì)胞融合；(2)α和β構(gòu)型硫代磷酸寡核苷酸通過(guò)非特異性方式干擾逆轉(zhuǎn)錄；(3)α和β構(gòu)型磷酸二酯寡核苷酸通過(guò)序列特異性及RNAase-H非依賴性方式干擾病毒逆轉(zhuǎn)錄；(4)β硫代磷酸寡苷酸通過(guò)序列特異性及RNAase依賴性方式干擾病毒mRNA。反義核苷酸提供了一種選擇性阻斷HIV基因表達(dá)的方法。與其他逆轉(zhuǎn)錄酶一樣，HIV也合成其主要結(jié)構(gòu)蛋白，并以一種多肽前體（gag55）形式存在。該前體蛋白經(jīng)病毒蛋白水解酶消化，形成成熟的病毒蛋白p17、p25和p15。研究顯示，反義寡核苷酸是通過(guò)與靶mRNA序列特異性雜交抑制病毒和細(xì)胞基因表達(dá)。病毒RNA包裝所必需的序列位于gag起始密碼子附近，并形成穩(wěn)定的二級(jí)結(jié)構(gòu)。與HIVGagmRNA起始密碼子互補(bǔ)的寡核苷酸可阻斷GagmRNA的翻譯，同時(shí)也破壞了RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)?？笻IV基因治療的主要目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種有效的基于反義技術(shù)的抗HIV策略，它可特異性地靶向HIV-1mRNA上一些必需和保守的區(qū)域，最好是多個(gè)區(qū)域。存在于所有HIV-1mRNA或病毒基因組本身兩端的HIV-1TAR區(qū)是Tat反式激活所必需的，因此符合上述標(biāo)準(zhǔn)。正在開(kāi)發(fā)用于治療HIV-1的各種反義化合物如下：1.基因表達(dá)調(diào)節(jié)劑GEM-91（Hybridon公司，Worcester，MA）這是一種新的25聚體反義寡核苷酸，它可與HIV-1RNA的gag基因起始密碼子互補(bǔ)。GEM-91通過(guò)阻斷gagmRAN基因起始密碼子互補(bǔ)。GEM-91通過(guò)阻斷gagmRNA的翻譯以及破壞病毒裝配過(guò)程和二聚體形成期所必需的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)抑制HIV復(fù)制。目前GEM-91正在進(jìn)行Ⅱ期臨床試驗(yàn)。2.多聚L-賴氨酸耦聯(lián)的寡核苷酸 可促進(jìn)序列特異性地抑制多種生物學(xué)模型中急性HIV感染，但目前尚未進(jìn)行臨床試驗(yàn)。3.反義寡核苷酸的脂質(zhì)體化與游離于溶液中的同一寡核苷酸相比，摻入特定脂質(zhì)體的寡核苷酸對(duì)慢性感染細(xì)胞中HIV-1復(fù)制的抑制作用可增強(qiáng)數(shù)倍。反義寡核苷酸對(duì)逆轉(zhuǎn)錄病毒的抑制作用可通過(guò)胞內(nèi)穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)定。這些化合物均未進(jìn)行臨床試驗(yàn)。4.由脫氧鳥(niǎo)苷和脫氧胸苷組成的寡核苷酸這種寡核苷酸可抑制感染細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)定系統(tǒng)中的HIV-1活性。寡核苷酸骨架上的硫基團(tuán)雖可增強(qiáng)其抗病毒活性，但缺乏序列特異性相互作用，提示寡核苷酸藥物的部分抗菌毒活性來(lái)自其非反義機(jī)制，而并非這些化合物最初所設(shè)想的機(jī)制。5.反義基因技術(shù) 這項(xiàng)技術(shù)涉及抑制HIV生長(zhǎng)所需的基因功能，而不影響其他基因。潛在的臨床應(yīng)用包括從患者體內(nèi)去除某些基因。經(jīng)過(guò)改造的細(xì)胞將被重新輸回患者體內(nèi)，從而期望這些細(xì)胞發(fā)揮抗HIV的免疫保護(hù)作用。6.RNA釣鉺 轉(zhuǎn)顯性調(diào)控蛋白（regulatorytransdominantprotein）Tat和Rev分別與新生病毒RNA的特定區(qū)域即TAB和RRE結(jié)合以激活HIV基因表達(dá)。RNA釣鉺通過(guò)模擬上述這些RNA結(jié)構(gòu)，引起HIV調(diào)控基因發(fā)揮功能所必需的病毒/細(xì)胞因子與螯合而發(fā)揮作用。垂釣RNA發(fā)生結(jié)合時(shí)與HIVRAN很相似，但它們結(jié)合后并不重建功能。通過(guò)這種方法它們可垂釣病毒增殖所必需的病毒/細(xì)胞因子。利用基于Rev結(jié)合元件的釣鉺，即RNA-DNA嵌合寡核苷酸可能是一種更安全的基因治療方法，可降低HIV感染者體內(nèi)的病毒量。7.整合酶抑制劑 研究表明，AR177（Aronex制藥公司）作為一種新寡核苷酸具有抑制HIV整合酶和防止細(xì)胞融合的作用。這種化合物已開(kāi)始在HIV陽(yáng)性患者進(jìn)行I期臨床試驗(yàn)。（二）單純皰疹病毒（HSV）感染寡核苷酸具有抗HSV作用。Fennewald等（1995）研究發(fā)現(xiàn)，完全由脫氧鳥(niǎo)苷（GT）組成的寡核苷酸雖然并非為特異設(shè)計(jì)的反義藥物，但能明顯抑制急性感染測(cè)定系統(tǒng)中單純皰疹病毒的生長(zhǎng)。雖然這種作用的確切機(jī)制尚不清楚，但這些寡核苷酸具有毒性低和治療指數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)。這些化合物作為抗皰疹病毒的治療藥物尚有待于進(jìn)一步研究。（三）巨細(xì)胞病毒感染Gilead科學(xué)公司生產(chǎn)的核苷酸類似物cidofovir（Vistide）已進(jìn)行了隨機(jī)對(duì)照的Ⅲ期臨床試驗(yàn)。靜注給予Vistide可延緩艾滋病患者CMV視網(wǎng)膜炎進(jìn)展的時(shí)間，初次治療1周1次，維持治療2周1次。另一反義化合物AR132（Aronex制藥公司）也正在開(kāi)發(fā)為用于治療CMV感染的藥物。（四）病毒性肝炎研究顯示，乙型和丙型病毒性肝炎對(duì)反義寡核苷酸敏感。最近的研究發(fā)現(xiàn)，反義寡核苷酸具有抗丁型肝炎病毒（hepatitisdeltavirus,HDV）的活性。HDV是攻擊性最強(qiáng)的一種肝炎，肝炎患者中15%為HDV。HDV還可迅速發(fā)展為肝硬化，它也可與HIV以共感染的形式存在。二、抗癌劑腫瘤的治療是醫(yī)學(xué)上的一大難題。目前認(rèn)為腫瘤的成因是機(jī)體正常細(xì)胞內(nèi)的原癌基因通過(guò)擴(kuò)增、轉(zhuǎn)位或突變轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘陌┗?，或基因調(diào)控失效，如：抗癌基因失活引起某些細(xì)胞癌基因的過(guò)度表達(dá)。臨床上所用的腫瘤化療方法特異性差，效果不好。設(shè)想通過(guò)反義技術(shù)可特異性地抑制相應(yīng)癌基因的過(guò)度表達(dá)而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。（一）抑制與腫瘤生長(zhǎng)有關(guān)的基因通過(guò)反義ras逆轉(zhuǎn)惡性表型，多種策略已用于逆轉(zhuǎn)激活的ras基因的致瘤效應(yīng)。由于位于H-ras下游的c-fos癌基因與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)，故反義fosRNA已用于顯示人膀胱癌EJ細(xì)胞轉(zhuǎn)化表型的部分逆轉(zhuǎn)。研究顯示，脂質(zhì)體介導(dǎo)內(nèi)轉(zhuǎn)移反義K-ras構(gòu)建子可抑制鼠腹膜腔中胰腺腫瘤的播散。反義ODN通過(guò)靶向細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制腫瘤生長(zhǎng)，該技術(shù)的靶子為PKC-a和c-raf。含有20個(gè)核苷酸的ODN（ISIS3521）是以絲氨酸/蘇氨酸激酶PKC-a（一種在磷酸肌醇信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中作為細(xì)胞內(nèi)受體的PKC的同工酶）為靶子，可抑制裸鼠中人腫瘤細(xì)胞系。該途徑在癌細(xì)胞中常被激活，預(yù)期PKC-a的表達(dá)可終止或減緩腫瘤增殖。一項(xiàng)Ⅰ期臨床試驗(yàn)顯示，ISIS3521可使癌癥轉(zhuǎn)歸。靶向另一種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑成分c-raf激酶mRNA可減緩小鼠體內(nèi)移植腫瘤的增殖。但該法的缺點(diǎn)是反義藥物必須長(zhǎng)期服用治療才有效。這些方法是成功應(yīng)用將有賴于對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)途徑中多個(gè)步驟的抑制，并很可能需要多個(gè)不同分子工具的聯(lián)合應(yīng)用。（二）反義ODN抑制生長(zhǎng)因子表達(dá)Rubinstein等（1994）曾就此作了專題評(píng)述并報(bào)道，反義ODN因可抑制生長(zhǎng)因子表達(dá)而成為治療激素非敏感性乳腺癌和前列腺癌的首選藥物。ODN直接針對(duì)編碼生長(zhǎng)因子如TGF-a的mRNA。表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermalgrowthfactorreceptor,EGF-R）在人橫紋肌肉瘤細(xì)胞增殖中的作用顯示，該受體可成為反義治療的靶點(diǎn)。脂質(zhì)體介導(dǎo)轉(zhuǎn)移含有反義源堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（basicfibroblastgrowthfactor,bFGF）或FGFR-1的附加型載體進(jìn)入生長(zhǎng)在裸鼠上作為皮下腫瘤的人黑色素瘤中，可導(dǎo)致這些腫瘤生長(zhǎng)的抑制或轉(zhuǎn)歸，這可能是由于抑制了腫瘤內(nèi)血管生長(zhǎng)，繼而引起腫瘤細(xì)胞壞死的結(jié)果。因此，對(duì)bFGF/FGFR-1介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的抑制作用可能為進(jìn)展期黑色素瘤的治療提供了一種新手段，血管內(nèi)生長(zhǎng)因子（vascularendothelialgrowthfactor,VEGF）是Kaposi肉瘤自分泌產(chǎn)生的一種生長(zhǎng)因子，其中Kaposi肉瘤是與艾滋病相關(guān)的最為常見(jiàn)的腫瘤。VEGF反義ODN可特異性地抑制裸鼠中Kaposi肉瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。垂體細(xì)胞生長(zhǎng)及功能發(fā)揮需要多種生長(zhǎng)因子。這些肽的異常表達(dá)或調(diào)控對(duì)于垂體腫瘤的存在極其重要。研究發(fā)現(xiàn)，反義抑制甲狀旁腺素相關(guān)肽（parathyroidhormone-related,PTHrP）基因的表達(dá)可阻止大鼠垂體腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移。這項(xiàng)技術(shù)可能為控制人類惡性垂體腫瘤的轉(zhuǎn)移提供了一種新的治療方法。（三）與抗腫瘤藥合用在療效不變的同時(shí),減少各自的用藥劑量，從而降低毒性。主張化療（環(huán)磷酰胺）與bcr-abl反義ODN結(jié)合的證據(jù)支持了Skorski等（1997）對(duì)嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷（severecombinedimmuodeficient，SCID）小鼠Ph1白血病的實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果及其分子基礎(chǔ)小結(jié)如下：①在攜帶CML-胚母危象細(xì)胞（blastcrisiscell）的SCID小鼠中，聯(lián)合治療可延緩白血病的進(jìn)展；②50%經(jīng)治療小鼠的白血病可治愈；③經(jīng)處理的白血病細(xì)胞可加速凋亡；④體外研究顯示，與化療配合可提高對(duì)反義bcr-abl的攝取。反義治療還可恢復(fù)多藥耐藥性（multidrug,MDR）腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物的敏感性。Cucco和Calabretta（1996）用靶向mdr1mRNA的反義ODN處理SCID小鼠及體外處理長(zhǎng)春花新堿抗性的人早幼粒細(xì)胞系HL-60/Vinc，結(jié)果表明，給予反義ODN后可使體外抗性細(xì)胞的敏感性提高120倍。注射HL-60/Vinc的SCID動(dòng)物于84天內(nèi)全部死亡，然而，60%經(jīng)過(guò)長(zhǎng)春新堿與反義ODN的小鼠300天時(shí)仍可存活。因此，反義治療有可能逆轉(zhuǎn)癌癥患者的MDR。（四）腫瘤反義治療的體內(nèi)給藥問(wèn)題目前缺乏有效地轉(zhuǎn)染靶細(xì)胞以用于基因置換或治療腫瘤的方法。反義分子只轉(zhuǎn)入腫瘤細(xì)胞是一種理想的方法。穩(wěn)定的反義RNA表達(dá)系統(tǒng)在鑒別靶目標(biāo)方面可能有著極大的優(yōu)勢(shì)，這將有利于體內(nèi)ODN應(yīng)用時(shí)的調(diào)控。目前采用的方法簡(jiǎn)述如下：1.局部給藥利用植入的微型泵可將大劑量ODN局部釋放到皮下腫瘤。2.全身給藥?kù)o脈內(nèi)給予抗腫瘤藥物ODN對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和病人均有效。3.脂質(zhì)體反義復(fù)合物脂染素（lipofectin）可增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)反義ODN的攝取，同時(shí)也可抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。4.病毒載體病毒載體常用于回體（exvivo）基因治療。由于該法比體內(nèi)法更有效，故在臨床試驗(yàn)中較常使用。病毒載體能夠進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，并可使反義分子表達(dá)，同時(shí)它也可進(jìn)行選擇性表達(dá)。如果將反義序列置于調(diào)控序列的控制下，那么它只在某種特定的譜系或某種特定類型的腫瘤細(xì)胞中表達(dá)。病毒中含有的DNA序列所調(diào)控的某些癌癥，如對(duì)甲胎蛋白或癌胚抗原應(yīng)答，就可具有特異性。前體藥物激活酶可行腫瘤特異體傳遞，這表明了該基因療法的可行性。三、作用于神經(jīng)系統(tǒng)（一）神經(jīng)退行性變性疾病興奮性氨基酸與肌萎縮側(cè)索硬化癥和阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性變性疾病有關(guān)。Berman等（1995）的研究表明，反義ODN能降低N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）在神經(jīng)元中的興奮性毒性，表明這類藥物具有治療NMDA介導(dǎo)的神經(jīng)退性變性疾病的作用。另一種治療神經(jīng)退行性變性疾病的反義策略是基于p75。P75通過(guò)與神經(jīng)生長(zhǎng)因子（nervegrowthfactor，NGF）結(jié)合，切斷對(duì)神經(jīng)細(xì)胞NGF的供給，從而導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞死亡。P75又稱為“自殺分子（suicidemolecule）”?，F(xiàn)已設(shè)計(jì)出一種反義ODN，它可與指導(dǎo)p75產(chǎn)生的RNA結(jié)合。目前該藥物仍處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。（二）腦血管疾病對(duì)于腦缺血后發(fā)生的一系列分子事件目前并不完全清楚。動(dòng)物腦卒中模型研究顯示，基因表達(dá)發(fā)生改變。腦缺血后發(fā)生的生化事件包括興奮性氨基酸的增高。谷氨酸受體介導(dǎo)的磷脂酶與蛋白激酶的激活可引起立刻早期基因（immediateearlygene）如c-fos和c-jun的表達(dá)。已知Fos和Jun蛋白可形成激活蛋白1（activatorprotein1,AP-1），AP-1可調(diào)控其他幾種基因的表達(dá)。但研究表明，這種活性可被反義c-fos寡核苷酸所抑制。反義寡核苷酸有可能成為治療腦卒中的新方法。腦室內(nèi)滴注靶向NMDA谷氨酸受體亞基之一的反義寡核苷酸可降低大鼠腦卒中模型中皮質(zhì)梗死的大小。（三）反義技術(shù)用于調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)眾所周知，可與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相互作用的可卡因和安非他明衍生物等這類化合物存在著濫用的可能性。因此，有必要設(shè)計(jì)出一些可選擇性抑制單一類型神經(jīng)遞質(zhì)的分子，以免濫用。反義敲除技術(shù)（antisenseknockoutapproach）可用于抑制多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（dopaminetransporter，DAT）的活性。利用含有DAT的培養(yǎng)成的人成神經(jīng)細(xì)胞瘤細(xì)胞測(cè)定一種稱為pcDAT-A的新制備的載體的活性，該載體以反方向表達(dá)完整的大鼠多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白rDAT-1。同時(shí)對(duì)相應(yīng)于DAT-1不同部分的3個(gè)合成的18聚體寡核苷酸也進(jìn)行了測(cè)定。攜帶其中一個(gè)寡核苷酸（與編碼第3個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域的5’區(qū)反義）的pcDAT-A載體可阻斷對(duì)3H多巴胺的攝取，同時(shí)還具有部分阻斷多巴胺毒性的作用。四、心血管疾?。ㄒ唬└哐獕耗I素-血管緊張素在調(diào)節(jié)血壓方面起著重要的作用。血管緊張素原是血管緊張素I和血管緊張素Ⅱ的前體。高水平血管緊張素原與高血壓相關(guān)。研究表明，轉(zhuǎn)染抗大鼠血管緊張素原反義ODN可短暫降低自發(fā)性高血壓大鼠（spontaneouslyhypertensiverat,SHR）的血壓，同時(shí)也降低血管緊張素Ⅰ和Ⅱ的水平。Wielbo等（1996）利用脂質(zhì)體囊化的ODN對(duì)SHR進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該制劑可更有效地降低高血壓。反義ODN是能過(guò)阻止mRNA翻譯成血管緊張素原而發(fā)揮上述作用的。Gyurko等（1997）通過(guò)腦室內(nèi)（intracerebroventricular,ICV）給予SHR大鼠靶向AT1血管緊張素受體mRNA的反義ODN，并將此結(jié)果與皮下注射反義ODN的大鼠進(jìn)行了比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)應(yīng)用ICV注射的反義ODN而非皮下注射ODN可明顯降低血壓達(dá)7天之久。這種長(zhǎng)效機(jī)制可能是由于反義ODN在核內(nèi)持續(xù)存在，從而阻止mRNA轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中所致。（二）血管成形術(shù)后再狹窄的預(yù)防基因治療已用于防止再狹窄。反義ODN策略也可用于抑制血管平滑肌損傷后的增生。Morishita等（1995）利用含有E2F結(jié)合位點(diǎn)的釣鉺寡脫氧核苷酸轉(zhuǎn)染血管平滑肌細(xì)胞（vascularsmoothmusclecell,VSMC），結(jié)果表明，該技術(shù)可防止必需的細(xì)胞周期調(diào)控基因的反式激活，并抑制VSMC增殖。研究顯示，該法可有效抑制大鼠動(dòng)脈模型氣囊損害后新內(nèi)膜的形成。此外，反義轉(zhuǎn)錄大鼠胰島素樣生長(zhǎng)因子1受體（insulin-likegrowthfactor1receptor）cDNA可抑制VSMC。另一項(xiàng)研究則證實(shí)了冠脈內(nèi)給予反義ODN防治臨床試驗(yàn)中的再狹窄的安全性，其中反義ODN以原癌基因c-myc為靶點(diǎn)。（三）血管移植物中動(dòng)脈粥樣硬化的預(yù)防Suzuki等（1997）利用HVJ脂質(zhì)體釋放細(xì)胞周期蛋白依賴的激酶2的寡核苷酸（oligo）進(jìn)行冠狀動(dòng)脈灌輸，結(jié)果表明該方法可減少鼠異向心臟同種異體移植物中的新內(nèi)膜形成。（四）動(dòng)脈血栓形成的防治有人研究了一類完全不同的基于單鏈寡核苷酸的凝血酶抑制劑。Li等（1994）合成了一段摻有共有序列（consensussequence）的15聚體（凝血酶反聚體），并測(cè)定了其在離體的主動(dòng)脈血管形成術(shù)模型中抑制凝塊結(jié)合的凝血酶活性和血小板血栓形成的效果。實(shí)驗(yàn)表明，血小板沉積減少34.5%。基于單鏈寡核苷酸的凝血酶反聚體是一類新的凝血酶抑制劑，它具有較強(qiáng)的抗凝和溶栓特性。五、炎癥性疾病科學(xué)家正在研究反義治療在下列炎癥性疾病中的應(yīng)用：①類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎；②牛皮癬；③潰瘍性結(jié)腸炎；④Crohn病；⑤腎移植排斥；⑥哮喘。治療的各種策略簡(jiǎn)述如下：（1）靶向細(xì)胞間粘附分子（intercellularadhesionmolecule,ICAM）1aRNA的反義ODN。這種策略的理論基礎(chǔ)是ICAM-1參與炎癥細(xì)胞的激活以及炎癥細(xì)胞從血液遷移到組織中。通過(guò)反義非特異性機(jī)制（很可能是由于寡核苷酸內(nèi)在特性）以及預(yù)期的序列特異性機(jī)制可抑制ICAM-1的表達(dá)。（2）為應(yīng)答炎癥刺激，可誘導(dǎo)一組與循環(huán)白細(xì)胞（內(nèi)皮白細(xì)胞粘附分子）結(jié)合的蛋白質(zhì)在血管內(nèi)皮表層表達(dá)。合成的ODN可選擇性地與編碼下述3種內(nèi)皮白細(xì)胞粘附分子（endothelial-leukocyteadhesionmolecule）的mRNA結(jié)合：人ICAM-1、血管壁粘附分子1（vascularwalladhesionmolecule-1，VCAM-1）和E-選擇素（E-selectin）。（3）蛋白激酶C（proteinkinaseC,PKC）除了參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)外，還在炎癥過(guò)程和其他幾種疾病中發(fā)揮作用。反義ODN可抑制PKC基因的表達(dá)。雖然潰瘍性結(jié)腸炎與Crohn病存在多種相同的特征，但有證據(jù)表明這兩種疾病性質(zhì)并不完全相同。潰瘍性結(jié)腸的發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜，組織損害可能與遺傳因素、外源性促發(fā)物和粘膜免疫效應(yīng)物間的相互作用有關(guān)。但一般認(rèn)為這兩種疾病均是炎癥性疾病，免疫調(diào)節(jié)策略是處理這兩種疾病的各種方法中的一種。一項(xiàng)Ⅱ期臨床試驗(yàn)顯示，靜脈內(nèi)給予反義ODNISIS2302對(duì)Crohn病患者有效。20例患者經(jīng)過(guò)1個(gè)月的治療，經(jīng)半數(shù)患者出現(xiàn)緩解，平均緩解時(shí)間約為5個(gè)月。此外，皮質(zhì)類固醇服用劑量也明顯降低。目前該化合物正試用于其他炎癥性疾病如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、牛皮癬和潰瘍性結(jié)腸炎癥。局部給予p65反義藥物可改善小鼠實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎。在慢性結(jié)腸炎中，轉(zhuǎn)錄因子p65明顯被激活。這項(xiàng)研究表明，p65反義技術(shù)對(duì)Crohn病患者具有潛在的治療作用。哮喘是一種以支氣管反應(yīng)性為特性的炎癥性疾病，并可引起危及生命的氣道阻塞。有證據(jù)表明，參與正常生理功能的內(nèi)源性腺苷可能是引起哮喘的一個(gè)重要介質(zhì)。哮喘患者支氣管灌注液中腺苷濃度增高。Nyce和Metzger（1997）利用塵螨過(guò)敏反應(yīng)性人哮喘免疫模型進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)交叉研究。靶向給予腺苷A1受體的氣霧化反義ODN可使動(dòng)物對(duì)腺苷或塵螨過(guò)敏原脫敏。上述研究結(jié)果提示，肺可能是反義ODN治療哮喘以及肺部其他炎癥性疾病的一個(gè)潛在的靶子。第六節(jié)臨床研究表4-3已進(jìn)入臨床試驗(yàn)的ASODNs藥物作用靶治療疾病臨床(期)開(kāi)發(fā)公司HCMV(ISIS2922)艾滋病患者視網(wǎng)膜炎進(jìn)入市場(chǎng)Isis/CIBAVisionICAM-1(ISIS2302)Crohn's病

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎

牛皮癬

潰瘍性結(jié)腸炎

腎移植排斥II

II

II

II

IIIsis/BoehringerIngelheimPKC-a(ISIS3521/CGP64128A)癌癥IIIsis/NovartisC-raf(ISIS5132/CGP69846A)癌癥IIIsis/NovartisHIV(ISIS5320)艾滋病I/IIIsisHas-ras(ISIS2503)癌癥IIsisHCMV(GEM132)全身性巨細(xì)胞病毒感染

巨細(xì)胞病毒性視網(wǎng)膜炎II

I/IIHybridonHCMV(ISIS13312)艾滋病患者視網(wǎng)膜炎IIIIsisHIV(GEM91)艾滋病II期后撤除HybridonLR-3280球囊擴(kuò)張后再狹窄的預(yù)防IILynx/Schuarz/TanabeBCL-2(G3139)非何杰金氏淋巴瘤

急性髓性淋巴細(xì)胞性白血病

慢性髓性淋巴細(xì)胞性白血病

骨髓凈化I/II

I/II

I/II

I/IIGenta

Lynx

Lynx

LynxHIV(AR177)艾滋病IAronexHIV(Gps0139)艾滋病IChugaic-myb(c-myb)急性髓性淋巴細(xì)胞性白血病

慢性髓性淋巴細(xì)胞性白血病I/II

I

c-myc(c-myc)再狹窄I

HIV(GEM92)艾滋病IHybridonPKA(GEM231)癌癥IHybridonVEGF視網(wǎng)膜炎IHybridonHPV(ISIS2105)人乳頭瘤II期后撤除Isis針對(duì)c-myb的硫代寡核苷酸在白血病治療方面初步顯示了良好的臨床效果，5名白血病患者接受白消胺及環(huán)磷酰胺治療后，再輸入反義藥物凈化的單核細(xì)胞，其血液指標(biāo)呈現(xiàn)持續(xù)緩解。在18名頑固性白血病患者中，c-myb寡核苷酸0.3mg/kg/日或2mg/kg/日，連續(xù)7日，靜脈輸注，未見(jiàn)劑量相關(guān)性毒性作用，1例患者存活了14個(gè)月。另1例進(jìn)展期慢性白血病患者，采用自身骨髓體外反義藥物處理后再回輸療法，在治療9個(gè)月后血液學(xué)指標(biāo)完全恢復(fù)正常。

互補(bǔ)于bcl-2的硫代寡核苷酸(G3139)已進(jìn)入II期臨床試驗(yàn)，在9例頑固性非何杰金氏淋巴瘤治療中，每日皮下注射1次，連續(xù)2周，僅見(jiàn)注射部位局部炎癥，未見(jiàn)其它藥物相關(guān)性毒性作用，2例患者CT提示腫瘤明顯縮小，2例患者血液中瘤細(xì)胞數(shù)減少，4例患者血清LDH降低，其中2例癥狀改善，采用流式細(xì)胞技術(shù)對(duì)5例患者bcl-2蛋白水平檢測(cè)提示其中2例明顯降低。

ISIS2302是互補(bǔ)于ICAM-1的硫代寡核苷酸，在20例類固醇治療的活動(dòng)性Crohn's病患者的雙盲對(duì)照試驗(yàn)中，以0.5、1、2mg/kg劑量靜脈輸注26天，觀察到治療組47％(7/15)的患者病情緩解，對(duì)照組20%(1/5)的患者病情緩解，半年后隨訪，7例病情緩解者中有5例病情持續(xù)穩(wěn)定，1例考的松用量降低。在ISIS2302治療期間，外周血淋巴細(xì)胞明顯增加，腸粘膜ICAM-1表達(dá)水平下降。另有2例并發(fā)瘺管形成的患者，經(jīng)ISIS2302治療后，瘺管痊愈，消化道梗阻癥狀緩解，隨訪1年未見(jiàn)復(fù)發(fā)。該結(jié)果提示在類固醇依賴性Crohn's病治療中，ISIS2302能使病情緩解，并可使患者擺脫對(duì)類固醇的依賴性。

ISIS3521/CGP64128A在I期臨床試驗(yàn)中，治療4例卵巢癌患者，1例呈現(xiàn)部分反應(yīng)，2例卵巢癌標(biāo)志物CA-125降低，目前，ISIS3521/CGP64128A進(jìn)入II期試驗(yàn)，治療各種實(shí)體瘤包括卵巢癌、前列腺癌、腦瘤及結(jié)腸癌等，將在北美及歐州注冊(cè)200例，預(yù)計(jì)1年完成。

GEM132是第一個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)的第二代反義藥物，其兩端各有一個(gè)修飾RNA保護(hù)帽，從而加強(qiáng)了代謝穩(wěn)定性，在組織培養(yǎng)中，GEM132抗病毒活性是ganciclovir的1000倍，對(duì)ganciclovir抗性巨細(xì)胞病毒分離株對(duì)GEM132仍敏感。GEM132單劑量安全性檢測(cè)顯示耐受性較好，目前已進(jìn)入I/II期臨床試驗(yàn)，用于治療全身性巨細(xì)胞病毒感染及巨細(xì)胞病毒視網(wǎng)膜炎。

VitraveneTM(ISIS2922，formivirsensodiuminjectable)是1998年8月26日經(jīng)美國(guó)FDA批準(zhǔn)第一個(gè)進(jìn)入市場(chǎng)的反義藥物，主要用于局部治療對(duì)其他治療措施不能耐受或有禁忌以及對(duì)巨細(xì)胞病毒性視網(wǎng)膜炎治療方案沒(méi)有明顯效果的艾滋病人巨細(xì)胞病毒性視網(wǎng)膜炎。主要副作用為眼球發(fā)炎或虹膜炎或玻璃體炎,發(fā)生率約為25％,延緩治療以及用通常的腎上腺皮質(zhì)激素治療可使炎癥解除。第七節(jié)反義技術(shù)的價(jià)值反義藥物作為一種具有高度選擇性和低毒性的基因治療藥物，已愈來(lái)愈受到藥商和醫(yī)藥研究人員的青睞，是潛在的藥物和探索的工具。反義藥物與傳統(tǒng)藥物相比作為治療劑具有以下優(yōu)點(diǎn):1.特異性較強(qiáng)一個(gè)15聚體的反義寡核苷酸含有30-45個(gè)氫鍵，而低分子的傳統(tǒng)藥物與靶點(diǎn)一般只形成1-4個(gè)鍵。2.信息量較大遺傳信息從DNA-RNA-蛋白質(zhì)，用互補(bǔ)寡核苷酸阻斷某種蛋白的合成是很準(zhǔn)確的。反義藥物以核酸為靶點(diǎn),根據(jù)核酸雜交原理，反義藥物能與特定基因雜交，干擾遺傳信息從核酸向蛋白質(zhì)的傳遞。蛋白質(zhì)在人體代謝中扮演非常重要的角色，幾乎所有的人類疾病都是由蛋白質(zhì)的異常引起的，無(wú)論是宿主疾病(腫瘤等)還是感染疾病(肝炎等)。傳統(tǒng)藥物主要是直接作用于致病蛋白本身，反義藥物則作用于產(chǎn)生蛋白的基因，因此可廣泛應(yīng)用于多種疾病的治療，如傳染病、炎癥、心血管疾病及腫瘤等。與傳統(tǒng)藥物比較反義藥物更具選擇性及效率，因此也更高效低毒。更易合理設(shè)計(jì)新型藥物。第八節(jié)反義藥物的給藥途徑表4-4寡核苷酸的各種給藥方法給藥方法靜脈內(nèi)口服皮下皮下腫瘤的離子電滲療法（iontophoreticdelivery）眼睛局部應(yīng)用血管成形術(shù)中動(dòng)脈導(dǎo)管給藥（transcatheterdelivery）經(jīng)特殊技術(shù)行胞內(nèi)導(dǎo)向ODN靶向攜帶識(shí)別信號(hào)的大分子載體修飾ODN與信號(hào)肽的胞內(nèi)進(jìn)入途徑利用肽提高膜通透性，并促進(jìn)ODN的通過(guò)ODN與親脂基團(tuán)耦聯(lián)或囊化進(jìn)入膜載體利用鏈球菌溶血素0進(jìn)行生化顯微注射以改變細(xì)胞質(zhì)膜通透性配體-受體技術(shù)：ODN靶向嗜中性白細(xì)胞脂質(zhì)體介導(dǎo)的ODN給藥聚乙烯亞胺介導(dǎo)的ODN給藥腦細(xì)胞給藥轉(zhuǎn)鐵蛋白受體抗體ODN結(jié)合物穿過(guò)血腦屏障（BBB）進(jìn)行全身給藥腦室內(nèi)給藥鞘內(nèi)給藥利用可生物降解的高分子基質(zhì)進(jìn)行局部給藥利用可植入的給藥裝置回體技術(shù)（exvivoapproach）雖然在大多數(shù)研究中，ODN的給藥方法通常是靜脈內(nèi)注射，但人們也開(kāi)發(fā)出其他一些給藥方法，簡(jiǎn)述如下：一、口服由于ODN在胃腸道的穩(wěn)定性差且不易吸收，故一般認(rèn)為ODN不適合用于口服。然而，含有RNA和DNA片段的第二代ODN可以口服給藥，并可通過(guò)胃腸道完全吸收。這種化合物靶向HIV-1的gag基因，是目前正在開(kāi)發(fā)用于治療艾滋病的藥物之一。二、離子電滲給藥通過(guò)離子電滲療法，ODN可經(jīng)小鼠乳腺腫瘤區(qū)的皮膚給藥。研究發(fā)現(xiàn)，ODN進(jìn)入腫瘤、越過(guò)腫瘤并到達(dá)小鼠所有的器官。從腫瘤中提取的ODN經(jīng)電泳分析顯示，這些化合物在整個(gè)過(guò)程中均輸送到各種組織中。三、眼睛局部給藥紫外線暴露的大鼠眼睛經(jīng)c-fosODN點(diǎn)滴處理后可抑制角膜中c-foc表達(dá)的增高（分子機(jī)制為光損害和細(xì)胞死亡），提示這種給藥方法具有治療作用。四、特殊技術(shù)行胞內(nèi)導(dǎo)向某些特定的大分子可被識(shí)別，并通過(guò)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用而內(nèi)化，當(dāng)反義ODN吸附于這些大分子，可產(chǎn)生特定的靶向作用并增加細(xì)胞內(nèi)攝入。目前已開(kāi)發(fā)的相關(guān)技術(shù)如下：（1）ODN的3’端和5’端均被替換以防止被核酸外切酶降解，并使之可與某個(gè)載體或肽連接。（2）復(fù)合糖（glycoconjugate）可用作載體。這些大分子通過(guò)提高藥物的局部濃度及藥物在胞內(nèi)的濃度以增強(qiáng)藥效。（3）反義ODN與肽相連接，其目的在于協(xié)助ODN到達(dá)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，以便穿過(guò)內(nèi)吞膜或囊狀腺，并進(jìn)入胞質(zhì)溶膠。（4）采用具有增加細(xì)胞通透性的肽來(lái)提高ODN在胞質(zhì)溶膠或核內(nèi)的濃度。（5）ODN與親脂基團(tuán)耦聯(lián)或囊化進(jìn)入膜載體。（6）限制反義藥物有效釋放的主要因素是ODN不易從內(nèi)體中排出，可通過(guò)內(nèi)體破裂劑增強(qiáng)細(xì)胞質(zhì)給藥效果。五、生化顯微注射通過(guò)顯微注射直接導(dǎo)入細(xì)胞質(zhì)的寡核苷酸快速集在細(xì)胞核中。寡核苷酸不能有效地到達(dá)指定作用部位是限制其在基因研究中的常規(guī)應(yīng)用以及藥物開(kāi)發(fā)的主要問(wèn)題。六、配體-受體技術(shù)ODN可與各種疏水基團(tuán)如膽固醇或脂質(zhì)共價(jià)連接以提高細(xì)胞攝入水平。七、脂質(zhì)體介導(dǎo)的ODN給藥脂質(zhì)體能幫助ODN克服細(xì)胞不能有效攝入及其快速?gòu)捏w內(nèi)丟失的困難。幾種類型的ODN能有效地而穩(wěn)定地?fù)饺胫|(zhì)體以便持續(xù)釋放及定向給藥。經(jīng)內(nèi)吞作用內(nèi)化的陽(yáng)離子脂質(zhì)翻轉(zhuǎn)（flip-flop）。陰離子脂質(zhì)體擴(kuò)散到復(fù)合物中，并與陽(yáng)離子脂質(zhì)形成離子對(duì)，從而引起陽(yáng)離子脂質(zhì)中ODN的移位，并釋放到細(xì)胞的質(zhì)中。脂質(zhì)體介導(dǎo)ODN給藥的優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)述如下：（1）有利于ODN給藥，可用于治療細(xì)胞內(nèi)感染如HIV-1。由于病毒芽殖而修飾的細(xì)胞膜可促發(fā)對(duì)含ODN脂質(zhì)體的攝入。一方面，脂質(zhì)體在細(xì)胞內(nèi)可防止寡核苷酸被降解，另一方面，脂質(zhì)體在細(xì)胞內(nèi)的降解可使ODN到達(dá)其靶RNA并發(fā)揮反義效應(yīng)。（2）循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)的脂質(zhì)體可能有利于ODN在腫瘤組織富集。這是通過(guò)某種腫瘤的可通透性血管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的被動(dòng)靶向作用產(chǎn)生。（3）抗體靶向的脂質(zhì)體可增加ODN的靶特異性。八、聚乙烯亞胺介導(dǎo)的ODN給藥聚乙烯亞胺（polyethylenimine,PEI）是一種可在體內(nèi)和體外高效輸送寡核苷酸和質(zhì)粒的載體。PEI高效性是由于其具有一種廣泛的溶酶體緩沖作用（lysosomebuffering），它即可防止DNA被核酸酶降解，又可PEI/DNA顆粒在溶酶體膨脹和破裂后得以逃逸。九、腦細(xì)胞給藥腦組織給藥需要一些特殊策略，ODN也同樣如此，這一點(diǎn)非常重要，尤其是當(dāng)ODN用于治療惡性腦腫瘤和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）疾病時(shí)。全身性給予的ODN必須穿過(guò)血腦屏障（BBB）。BBB的特征如毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接（tightjunction）以及漸狹的液相內(nèi)吞作用阻礙了細(xì)胞通過(guò)液相內(nèi)吞作用對(duì)核酸的自然吸收。脂質(zhì)體是克服這個(gè)困難的策略之一。ODN也可通過(guò)可生物降解的高分子基質(zhì)在局部給藥。高分子裝置除了可以持續(xù)釋放ODN外，還可防止ODN在那種生物條件下被降解。這類可植入系統(tǒng)在治療腦腫瘤時(shí)可通過(guò)BBB。將ODN導(dǎo)入腦組織并穿過(guò)BBB的另一技術(shù)是采用直接注入腦脊液的途徑。十、回體技術(shù)回體基因療法中，應(yīng)用反義化合物的可能性很高。在將存活細(xì)胞輸回患者體內(nèi)之前，可先去除異常細(xì)胞，并將反義化合物導(dǎo)入干細(xì)胞中用于治療血液系統(tǒng)腫瘤。這種技術(shù)可避免因全身給藥而產(chǎn)生的毒副作用。第九節(jié)反義寡核苷酸的藥代動(dòng)力學(xué)[2,3,7-11]迄今為止，PS-ODN的藥代動(dòng)力學(xué)研究都依賴于放射性同位素標(biāo)記示蹤分析。PS-ODN口服給藥后能被吸收，但生物利用度很低。PS-ODN經(jīng)iv、ip或sc給藥后，與血漿蛋白有很高的結(jié)合率，藥物分布于除大腦以外的所有組織。由于體內(nèi)廣泛存在的核酸酶，天然寡核苷酸極易被降解，故實(shí)驗(yàn)中多采用修飾的寡核苷酸，以增強(qiáng)其核酸酶抗性。寡核苷酸的修飾方法有多種，如硫代、磷酸三酯、甲基磷酸化、a-寡核苷酸、二硫代磷酸酯、2'-修飾、2'-5'連接及肽核酸等，其中研究最深入、應(yīng)用最廣泛的是硫代寡核苷酸，其具有良好的水溶性、穩(wěn)定性及易于大量合成，基本上能滿足臨床治療的需要。對(duì)寡核苷酸藥代動(dòng)力學(xué)的了解也基于對(duì)硫代寡核苷酸的藥代動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)。研究表明，采用多種給藥途經(jīng)包括皮下、皮內(nèi)、靜脈及腹腔注射，除腦組織外，硫代寡核苷酸可分布全身各組織器官，主要分布于肝、腎、脾及骨髓，肝臟累積藥物的速度最快，1-2小時(shí)內(nèi)累積量達(dá)用藥量的20％，同時(shí)其對(duì)藥物的清除也是最快的，肝臟清除半衰期為62小時(shí)，而腎髓質(zhì)則為156小時(shí)。細(xì)胞內(nèi)的分布也較廣泛，但不同類型細(xì)胞之間亞細(xì)胞分布具有明顯差異。硫代寡核苷酸血漿分布半衰期(t1/2a)<1小時(shí)，清除半衰期(t1/2b)約40-60小時(shí)，在血漿中，與血漿白蛋白及a2－巨球蛋白相結(jié)合，但其親和力較低，與其它藥物分子如青霉素及阿斯匹林等的親和力相當(dāng)，這可能為硫代寡核苷酸提供了一個(gè)貯藏所，防止腎臟的快速排泄。各種組織抽提寡核苷酸分析顯示硫代寡核苷酸主要從3'端降解，也可見(jiàn)5'端或3'與5'端降解，另有實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示核酸內(nèi)切酶在其代謝過(guò)程中也起一定的作用。硫代寡核苷酸主要排泄途徑是經(jīng)尿排泄。

一、嚙齒類藥代動(dòng)力學(xué)25mer35S標(biāo)記硫代寡核苷酸單次靜脈給予小鼠和大鼠，30分鐘內(nèi)即可觀察到廣泛的組織分布，腎及肝組織中濃度最高，腦中濃度最低，t1/2a為0.95h，t1/2b為48h，血漿中寡核苷酸PAGE可見(jiàn)全長(zhǎng)及降解片段，寡核苷酸主要以降解產(chǎn)物形式經(jīng)尿排泄，48h內(nèi)尿內(nèi)排泄40％。皮下、腹腔內(nèi)及真皮內(nèi)注射獲得的血漿峰值濃度較靜脈注射的低，但血漿清除及組織分布模式相似。14C標(biāo)記硫代寡核苷酸玻璃體內(nèi)注射顯示玻璃體及視網(wǎng)膜的半衰期分別約為60h和90h。

二、猴體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)硫代寡核苷酸在猴體內(nèi)的吸收、分布及排泄與嚙齒類相似，靜脈注射后，血漿t1/2a為0.6-1h，t1/2b為42-56h，血漿峰值濃度和尿中排泄百分率呈劑量依賴性，靜脈內(nèi)注射1mg/kg和5mg/kg，96h后尿中排泄分別約為27％和53％。

三、人體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)針對(duì)p53mRNA的20mer硫代寡核苷酸以0.05-0.25mg/kg/h連續(xù)10日靜脈輸注17名白血病患者，血漿濃度范圍在2.1-6.4mg/L(0.32-0.97mm)，24h內(nèi)達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)尿中排泄60％。在HIV-1感染患者，以0.1mg/kg單次劑量輸注35S標(biāo)記硫代寡核苷酸(互補(bǔ)于gag基因)，2h后，血漿峰值濃度達(dá)295.8ng/ml，t1/2a為0.18h，t1/2b為26.7h。PAGE分析顯示全長(zhǎng)寡核苷酸在血漿中持續(xù)達(dá)2h，96h內(nèi)尿中排泄70％，大部分為降解產(chǎn)物。最近，在5名白血病患者，以0.05mg/kg/h連續(xù)10日緩慢靜脈輸注硫代寡核苷酸，t1/2b為5.9-14.7日，尿中放射性回收率占總劑量30-60％，其中30％為完整藥物。采用毛細(xì)管凝膠電泳對(duì)完整藥物水平進(jìn)行詳細(xì)分析顯示20mer硫代寡核苷酸以0.06-20mg/kg劑量輸注2h后檢測(cè)，血漿峰值濃度隨劑量呈線性增加，劑量為2mg/kg時(shí)，完整藥物的血漿峰值濃度為9.5mg/ml。然而，血漿中藥物的清除也呈劑量依賴性，2mg/kg劑量的清除率為1.28ml/min/kg，而0.5mg/kg劑量的清除率為2.07ml/min/kg。尿中基本上未發(fā)現(xiàn)完整藥物。

綜上所述，藥代動(dòng)力學(xué)研究表明，硫代寡核苷酸腸道外途徑給藥，能被很好地吸收，并廣泛分布于外周組織，不透過(guò)血腦屏障，主要通過(guò)緩慢代謝而清除，1日1次或隔日1次全身用藥方案是可行的?？诜o藥，生物利用度很低，<5%，主要由于腸道內(nèi)降解作用所致。第十節(jié)反義寡核苷酸的毒性[2,9,10,12-14]PS-ODN的毒性表現(xiàn)為：凝血時(shí)間延長(zhǎng)、補(bǔ)體激活和繼發(fā)致死性血液動(dòng)力學(xué)變化、腎臟毒性、免疫刺激以及肝臟、血液生化的變化等。硫代寡核苷酸的體內(nèi)毒性作用似乎是種屬依賴性的。迄今，小鼠急性LD50均超過(guò)500mg/kg。在嚙齒動(dòng)物，多途徑給予多種硫代寡核苷酸，常見(jiàn)的劑量限制性毒性作用是免疫刺激，表現(xiàn)為淋巴組織增生，脾腫大，多器官單細(xì)胞浸潤(rùn)，這些作用僅發(fā)生于劑量超過(guò)20mg/kg、長(zhǎng)期給藥時(shí)，且呈劑量依賴性，但所有這些作用是可逆性的。長(zhǎng)期真皮內(nèi)給藥毒性作用最明顯，可能是由于局部高濃度引起局部細(xì)胞因子釋放和細(xì)胞因子瀑布的啟動(dòng)。在劑量超過(guò)100mg/kg時(shí)，可見(jiàn)肝酶水平輕微升高及輕度血小板減少。最近，文獻(xiàn)報(bào)道互補(bǔ)于relAmRNA(NF-kB)的24mer硫代寡核苷酸腹腔注射給CD-1小鼠，每周3次，連續(xù)2周，100及150mg/kg劑量導(dǎo)致明顯毒性作用，甚至動(dòng)物死亡，死因可能是急性腎衰，其它可見(jiàn)血清AST及ALT增高及嚴(yán)重血小板減少，這些改變顯示受損的組織器官與硫代寡核苷酸的主要組織分布相一致，可能與其在這些組織中長(zhǎng)時(shí)間的累積及其代謝物有關(guān)。此外，一些實(shí)驗(yàn)顯示某些毒性作用與寡核苷酸序列有關(guān)，如針對(duì)NF-kBp65起始密碼區(qū)的正義序列引起小鼠脾增大，而相同堿基構(gòu)成的反義序列則無(wú)此作用。

在猴實(shí)驗(yàn)中，最明顯的劑量限制性副作用是血壓降低伴心博徐緩，外周血白細(xì)胞總數(shù)及中性白細(xì)胞瞬時(shí)下降，這可能與通過(guò)旁路C5補(bǔ)體激活有關(guān)。所檢測(cè)的硫代寡核苷酸似乎均可誘發(fā)該作用，但不同序列或長(zhǎng)度的寡核苷酸在作用強(qiáng)度方面可能存在輕微的差異。另一種明顯的毒性作用是部分活化凝血酶原激酶時(shí)間(aPTT)延長(zhǎng)，在