RNA-Targeting mit Oligonucleotiden

Im Jahr 1977 wurde erstmals gezeigt, dass die Genexpression Sequenz-spezifisch durch exogen freigesetzte Nucleinsäuren gehemmt werden kann. Hieraus entwickelte sich das Antisenseprinzip (die eingesetzten Nucleinsäuren besitzen eine umgekehrte Basensequenz), das sich bei Oligonucleotiden (antisense oligonucleotides, ASOs) als besonders robust erwies. Diese werden in die Zellen eingebracht, wo sie durch RNA-Interferenz wirken. Einer der Stränge der RNA wird durch das Oligonucleotid ersetzt und modifiziert damit dessen Funktion.

In der Entwicklung potenzieller Oligonucleotid-Wirkstoffe sind zahlreiche Hürden zu überwinden. Bei der ersten Generation der Stoffgruppe ging es zunächst darum, die Stabilität gegen die Nucleotasen herzustellen, bei der zweiten Generation stand die Affinität zur RNA im Vordergrund. Um im Körper an den Wirkort zu gelangen, benötigen die Oligonucleotide außerdem einen geeigneten Träger, der den Transport über extra- und intrazelluläre Barrieren im Körper gewährleistet und sie zielgerichtet an den Wirkort bringt. Hierzu kommen kolloidale Trägersysteme wie Nanopartikel zum Einsatz.

Als Beispiel für eine schon recht fortgeschrittene Entwicklung auf dem Gebiet der ASOs führte Hall den Wirkstoff Mipomersen an, ein PS-MOE gapmer Oligonucleotid. Sein Angriffspunkt ist die mRNA für Apolipoprotein B (ApoB), das in der Leber produziert wird, wo sich auch die Oligonucleotide anreichern. Eine Hemmung der ApoB-Synthese führt zu einer Senkung des zirkulierenden LDL-Cholesterols, ein vielversprechender Ansatz zur Behandlung von Fettstoffwechselstörungen. In klinischen Studien senkte die einmal wöchentliche Gabe von 400 mg

• bei Probanden das ApoB um 50% und den LDL-Cholesterolspiegel um 35% sowie
• bei Patienten mit hohem Cholesterolspiegel bzw. familiärer Hypercholesterolämie den LDL-Cholesterolspiegel um 48 bis 62% und die Triglyceride um 41 bis 47% (Phase-III-Studien).

Auf der Suche nach neuen potenziellen Targets für Oligonucleotide stehen auch die Mikro-RNAs (miRNAs) im Fokus des Interesses. Sie regulieren circa 30% aller mRNAs und repräsentieren 1 bis 5% der humanen Gene. Hunderte miRNAs sind bereits charakterisiert, weitere Tausende werden vermutet. Subgruppen der miRNA-Sequenzen sind hochkonserviert. Die Mechanismen der Regulierung sind außerordentlich komplex. So kann eine einzige mRNA durch viele miRNAs reguliert werden

Zur Ermittlung potenzieller Angriffspunkte werden derzeit miRNA-Expressionsprofile mithilfe von Mikroarray-Methoden in Mäuse- und menschlichem Gewebe erstellt. Es ist davon auszugehen, dass die miRNAs dort, wo sie vorkommen, eine spezifische Rolle spielen, möglicherweise auch für Krankheitsprozesse.