2'-O-位修饰的核酸是在ASO、siRNA和Aptamer中研究得最充分的RNA类似物之一，包括2'-O-Me，2'-O-MOE和2'-F，申基生物年末集结2'-O-Me，2'-O-MOE和2'-F单体，现货产品，秒拍秒付。小核酸药物，即寡核苷酸药物，是由十几个到几十个核苷酸串联组成的短链核酸，其核心物料亚磷酰胺单体(核苷单体)的制备是固相合成工艺的关键技术，申基生物目前已形成成熟完备的寡核苷酸原料工艺平台，常备单体(HPLC&PNMR≥99%，含水量<0.3%ppm)，全部现货，欢迎新老客户咨询选购！
优势显著的2'修饰
根据核苷酸的天然结构，可以在磷酸主链、核糖部分或碱基处进行化学修饰，以提高其稳定性并减少先天免疫系统的激活。2'位修饰已被证明非常适合应用，因为该位点修饰的构象维持使化学稳定性增强，可以防止2'-OH介导的链断裂。此外，由于2'位靠近相邻的磷酸盐，因此可以更好地防止核酸酶攻击。
最初，Alnylam在标准模板化学(STC)中，用交替的2'-F和2'-OMe模式取代了所有2'-OH。随后采用增强稳定性化学(ESC)，通过增加总体2'-OMe含量(2'-OMe比2'-F更稳定)，同时降低2'-F含量来改进STC。结果显示，这些修饰将EC50降低了约8倍，而且使得RNAi反应持续时间更长[1]。
表1 已批准的基于寡核苷酸的疗法总结[2]
2'-OMe和2'-脱氧-2'-氟(2'-F)修饰的掺入大大降低了核酸酶降解siRNA的能力。2'-F和2'-OMe与2'-OH基团的生物特性非常相似，并且对Ago(argonaute proteins)具有高度耐受性。2'-OMe和2'-F修饰的组合已用于ONPATTRO®，硫代磷酸酯(PS)、2'-OMe、2'-F和2'-脱氧修饰的组合已应用于治疗高胆固醇血症的Inclisiran[2]。
图1 通过2′-O-[(2-甲氧基)乙基]-RNA (MOE RNA)中加性gauche效应进行构象预组织[2]
在第二代反义修饰中，2'-O-(2-甲氧基乙基)-RNA(MOE-RNA)已成为最成功的化学物质。MOE修饰的核苷具有额外的构象预组织，不仅决定了C3'-内糖环褶皱(C3'-endo)，还控制了2'-取代基中乙二醇部分的构象(图1)[2]。每条链具有单个2'-O-MOE残基的DNA A型双链体的晶体结构证实，取代基呈现向斜(sc)构象。在晶体结构中，两种MOE修饰的核苷都包含一个水分子，该水分子与O3'、O2'和取代基的外部氧原子配位(图1)[2]。MOE修饰的结构单元和寡核苷酸的合成于1995年首次报道，随后2'-O-MOE修饰在大约20年内从实验室转移到临床(详见表1)。FDA批准的三种基于MOE的疗法是KYNAMRO®(mipomersen)，SPINRAZA®(nusinersen)和TEGSEDI®(inotersen)。多聚体反义寡核苷酸是一种全PS修饰的间隙聚体，具有中央DNA多聚体间隙和多聚体MOE侧翼。需要使用间隙体方法来引发RNaseH，以切割RNA靶标[3]。
总体而言，siRNA的精确修饰可以提高其功效、特异性和稳定性，并降低其毒性和免疫原性。事实上，当今临床试验中的大多数(不是全部)siRNA均利用完全2'修饰的siRNA。2'修饰还显着降低了siRNA被识别为外源侵入核酸的可能性。
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2'-OMe单体
2'位置的核糖修饰已被广泛用于保护siRNA免受核糖核酸酶的攻击，核糖核酸酶需要2'-OH基团来水解RNA。2'-OMe修饰是寡核苷酸药物中使用最广泛的修饰之一，可增加对RNA互补体的结合亲和力并提高核酸酶稳定性，已广泛应用于反义核酸药物中。2'-OMe修饰也非常适合siRNA，因为它具有良好的核酸酶耐受性，并可降低siRNA的免疫刺激。此外，2'-OMe还显示出对其靶标mRNA的亲和力增加，并降低体内的免疫原性。目前上市的寡核苷酸药品中Volanesorsen、Patisiran、Pegaptanib、Inclisiran都使用了2'-OMe修饰。
2'-O-MOE单体
2'-O-MOE(2-O-(2-methoxyethyl))修饰，是2'-OMe最有用和最流行的类似物之一。2'-O-MOE对RNA的结合亲和力比2'-OMe更高，每个修饰核苷酸的ΔTm变化0.9-1.7°C，这进一步提高了修饰的siRNA抵抗核酸酶攻击的能力。在体外3'核酸外切酶耐受实验中，60h后，2'-甲氧乙基修饰的硫代磷酸二酯键寡核苷酸仍维持生长，而2'端不修饰的硫代磷酸二酯键寡核苷酸只剩下50%全长。在细胞内，2'-甲氧乙基修饰也显示了同样的抗胞内非特异性核酸酶降解的特性，这一特性将使得所设计的反义寡核苷酸具有更高的稳定性而有利于维持细胞内反义寡核苷酸的有效浓度。已上市核酸药Mipomersen、Nusinersen、Inotersen中均用到了该修饰。
2'-F单体
2'-F修饰是另一种流行的化学修饰，尤其适用于siRNA。高电负性氟使修饰的siRNA很容易采用C3'-endo构象，增加了对靶mRNA序列的结合亲和力，每个修饰核苷酸的ΔTm约为2.5°C，而且具有很好的核酸酶耐受性。2'-F可以用于RNA的全序列修饰，这种修饰不影响与RISC的结合，从而提供更稳定和更有效的双链体。目前已上市寡核苷酸药物中Inclisiran、Pegaptanib使用了2'-F修饰。
申基生物的资深化学/生物专家团队拥有多年合成经验，服务于小核酸药物研发及寡核苷酸合成业务，增强稳定性和靶标结合亲和力，同时降低免疫刺激性的2'-O-Me，2'-O-MOE和2'-F的单体仍然是核酸药物研发中常用的化学修饰。申基生物自研供应各种核苷单体产品，保证产品纯度高、含水量低和稳定性高，可以支持从克到公斤级的合成规模，助力小核酸新药研发！(详见申基生物官网 (syngenebio.com)
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参考文献
[1] Coelho, T. et al. Safety and efficacy of RNAi therapy for transthyretin amyloidosis. N. Engl. J. Med. 369, 819–829 (2013).
[2] Nucleic Acids Research, 2023, Vol. 51, No. 6.
[3] Geary, R. et al. Pharmacokinetic properties of 2-O-(2-methoxyethyl)-modified oligonucleotide analogs in rats. J. Pharmacol. Exp. Ther., 296, 890–897 (2001).
