STRESZCZENIE wykładu

STRESZCZENIE wykładu
Odkrycie zjawiska interferencji RNA (RNAi) zrewitalizowało nadzieje na
zastosowanie oligonukleotydów w terapii chorób o znanym podłoŜu molekularnym.
Opracowano efektywną metodykę wywoływania tego endogennego procesu
regulacji ekspresji genów za pomocą krótkich interferujących RNA (siRNA),
syntetyzowanych chemicznie lub generowanych wewnątrzkomórkowo z
kodujących je plazmidów bakteryjnych lub wektorów wirusowych. Technologia RNAi
ma wiele ograniczeń związanych z wewnątrzkomórkową stabilnością dupleksów
siRNA, ich ograniczoną zdolnością do przenikania przez błony komórkowe oraz
wywoływaniem efektów ubocznych. Jak dotychczas, szeroko udokumentowano
aktywność cząsteczek siRNA w systemach komórkowych oraz w modelach
zwierzęcych. Są takŜe pierwsze doniesienia o pomyślnym zastosowaniu siRNA w
terapii starczego zwyrodnienia plamki (AMD) czy teŜ w leczeniu niektórych rodzajów
nowotworów i infekcji wirusowych.
W Zakładzie Chemii Bioorganicznej, CBMiM PAN w Łodzi prowadzone są
badania nad zastosowaniem RNAi do hamowania ekspresji genów związanych z
patogenezą choroby Alzheimera. Przedstawione zostaną wyniki badań własnych
nad wyciszaniem genów beta-sekretazy (białka BACE1) i katalitycznego składnika
gama-sekretazy (białka PS1) w modelu komórkowym i zwierzęcym, a takŜe badania
nad chemicznie modyfikowanymi cząsteczkami siRNA o zwiększonej aktywności
wyciszającej i podwyŜszonej stabilności wewnątrzkomórkowej. Struktura cząsteczki
siRNA z zaznaczonymi miejscami wprowadzania modyfikacji chemicznych mających
wpływ na aktywność dupleksu pokazane są na schemacie poniŜej:
Sites for
conjugation
2-nt overhang
2-nt overhang
Possible chemical
modification, conjugations
19-bp duplex
{
5'
3' HO
P
P
"seed region"
2nd - 8th nt
Strong base pairing
improves duplex potency
OH 3' sense (non-guide) strand
5' antisense (guide) strand
Weak base pairing
increases potency
5'-phosphate
required for
RISC activation
Cleavage site
(between 10th and 11th nt)
Chemical modification
reduces off-targeting
Publikacje związane z prowadzonymi badaniami:
(1) B. Nawrot, K. Sipa: Chemical and structural diversity of siRNA molecules. Curr. Top. Med.
Chem. 2006; 6, 913.
(2) K. Sipa et al.: Effect of base modifications on structure, thermodynamic stability, and
gene silencing activity of short interfering RNA. RNA 2007, 13, 1301.
(3) M. Sierant et al.: RNA Interference in Silencing of Genes of Alzheimer’s Disease in Cellular
and Rat Brain Models. Nucleic Acids Symp. Ser. 2008, 52, 41.
(4) B. Nawrot et al.: Emerging drugs and targets for Alzheimer´s disease. Vol.2. RSC Publishing
(ed. A. Martinez) chapter 26 „RNA interference of genes related to Alzheimer’s disease”,
2009, pp. 230-266.
(5) M. Sierant et al.: Evaluation of BACE1 Silencing in Cellular Models. Int. J. Alzh. Dis. 2009,
257403.
(6) M. Sierant et al.: Longer 19-base pair siRNA duplexes rather than shorter duplexes trigger
RNAi. Oligonucleotides 2010, 20, 199-206.
(7) M. Sierant et al. Biological and physicochemical characterization of siRNAs modified with
2 ,2-difluoro-2 -deoxycytidine (gemcitabine). New J. Chem. 2010, 34, 918-924.
(8) M. Sano et al.: Effect of asymmetric terminal structures of short RNA duplexes on the RNA
interference activity and strand selection. Nucleic Acids Res., 2008, 36, 5812.