Title:
RNAi Technologie
Kind Code:
A1
Abstract:

Ribonukleinsäuren (RNAs) lassen sich durch kleine inhibierende RNAs blockieren. Auf diese Weise lassen sich Gene ausschalten. Dieser Mechanismus der sogenannten RNA Interferenz wurde zuerst von Andrew Z. Fire und Craig Mello beschrieben. Für die Entdeckung des Mechanismus der RNA-Interferenz erhielten die beiden US-Wissenschaftler im Jahr 2006 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Die Möglichkeit den Mechanismus der RNA-Interferenz pharmazeutisch zu nutzen, wird jedoch dadurch eingeschränkt, dass kurze einzelsträngige Oligonukleotid sehr rasch von körpereigenen RNA bzw. DNA spaltenden Enzymen sog. RNasen bzw. sog. DNasen verdaut werden. Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Das Ribose Molekül im Oligonukleotid wird teilweise durch D- und L-Arabinose ersetzt. Durch den Anteil an D- und L-Arabinose im Oligonukleotid lässt sich die biologische Halbwertszeit des Oligonukleotids optimieren. Auf diese Weise wird eine pharmakologische Nutzung des Oligonukleotids möglich. Eine wichtige pharmakologische Anwendung von Oligonukleotiden liegt in der Antisense Technologie. Dabei wird ein komplementäres Oligonukleotid verabreicht, das in der Lage ist in-vivo die Expression eines Gens zu supprimieren. Ubiquitär kommen jedoch RNA und DNA abbauende Enzyme, sogenannte RNasen und DNasen vor. Eine pharmakologische Anwendung am Menschen wird bei Verwendung der hier beschriebenen Oligonukleotide möglich, da es sich dabei um genügend stabile Oligonukleotide handelt, die nur sehr viel weniger rasch von RNasen und DNasen abgebaut werden können.



Inventors:
Antrag auf Nichtnennung
Application Number:
DE102014001464A
Publication Date:
08/06/2015
Filing Date:
02/05/2014
Assignee:
Borros M., Arneth, Dr., 61348 (DE)
International Classes:
Claims:
1. Ein Oligonukleotid gekennzeichnet dadurch, dass das Ribose bzw. Desoxyribose Molekül in diesem Oligonukleotid durch D-Arabinose ersetzt wurde.

2. Ein Oligonukleotid gekennzeichnet dadurch, dass das Ribose bzw. Desoxyribose Molekül in diesem Oligonukleotid durch L-Arabinose ersetzt wurde.

3. Ein Oligonukleotid gekennzeichnet dadurch, dass das Ribose bzw. Desoxyribose Molekül in diesem Oligonukleotid nur teilweise durch D-Arabinose ersetzt wurde.

4. Ein Oligonukleotid gekennzeichnet dadurch, dass das Ribose bzw. Desoxyribose Molekül in diesem Oligonukleotid nur teilweise durch L-Arabinose ersetzt wurde.

5. Ein Oligonukleotid gekennzeichnet dadurch, dass das Ribose bzw. Desoxyribose Molekül in diesem Oligonukleotid teilweise durch L-Arabinose und teilweise durch D-Arabinose ersetzt wurde.

6. Ein Oligonukleotid zur Anwendung als pharmazeutisches Medikament gekennzeichnet dadurch, daß durch den Anteil an L-Arabinose, D-Arabinose und Ribose bzw. Desoxyribose in diesem Oligonukleotid die biologische Halbwertszeit dieses Oligonukleotids optimiert wird.

7. Ein Oligonukleotid entsprechend Schutzansprüchen 1 bis 6 zur Anwendung als pharmazeutisches Medikament am Menschen gekennzeichnet dadurch, dass dieses Oligonukleotid als Antisense-Oligonukleotid eingesetzt wird, um in-vivo die Synthese eines definierten Proteins durch Interaktion mit der entsprechenden messenger-Ribonukleinsäure zu inhibieren.

Description:

Ribonukleinsäuren (RNAs) lassen sich durch kleine inhibierende RNAs, d. h. durch kurze Oligonukleotide blockieren. Auf diese Weise lassen sich Gene ausschalten. Dieser Mechanismus der sogenannten RNA Interferenz wurde zuerst von Andrew Z. Fire und Craig Mello beschrieben. Für die Entdeckung des Mechanismus der RNA-Interferenz erhielten die beiden US-Wissenschaftler im Jahr 2006 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Die Möglichkeiten den Mechanismus der RNA-Interferenz pharmazeutisch zu nutzen, werden jedoch dadurch eingeschränkt, dass kurze einzel-strängige Oligonukleotide sehr rasch von körpereigenen RNA bzw. DNA spaltenden Enzymen sog. RNasen bzw. sog. DNasen hydrolysiert werden. Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Um trotz der ubiquitär vorkommenden RNasen und DNasen den Einsatz von Oligonukleotiden als Medikamente zu ermöglichen, wird hier das Zucker Molekül im Oligonukleotid durch D- bzw. L-Arabinose ersetzt. Arabinose ist wie Ribose ebenfalls eine Pentose und ein Stereoisomeres der Ribose. Sie hat eine nahezu identische Raumstruktur zur Ribose. Folglich sollten auch Oligonukleotide mit Arabinose als Zucker eine nahezu identische Raumstruktur zum entsprechenden RNA Analogon besitzen. Die Basenpaarung und mithin die inhibitorischen Eigenschaften bleiben bei Ersatz des Zuckers Ribose durch α-D-Arabinofuranose (identisch mit D-Arabinose) erhalten. Da jedoch die 2'-Hydroxylgruppe nicht effektiv bivalente Kationen (Calcium, Magnesium) koordinieren kann, erfolgt die Hydrolyse eines Oligonukleotids mit Arabinose als Zucker deutlich langsamer. Folglich eignet sich das Arabinose als Zucker enthaltende Oligonukleotid besser als Medikament, da es so leichter von außen zugefügt werden kann und da es nicht so schnell abgebaut wird. Die biologische Halbwertszeit des Arabinose haltigen Oligonukleotids ist also deutlich länger.

Ein weiterer Vorteil ist in dem Umstand zu sehen, dass das D-Arabinose haltige Oligonukleotid dem Original-Oligonukleotid, d. h. dem Ribose haltigen Oligonukleotid noch so ähnlich ist, dass Polymerase basierte Produktionsmethoden zur Produktion des Oligos eingesetzt werden können. Von Vorteil ist auch, dass das D-Arabinose haltige Oligonukleotide trotz des veränderten Zuckermoleküls immer noch relativ rasch von RNasen und von DNasen abgebaut werden kann. Insofern ergibt sich für den Einsatz D-Arabinose haltiger Oligonukleotide als Medikamente eine gute Steuerbarkeit und eine relativ geringe Toxizität.

Bei Ersatz des Zuckers Ribose durch α-L-Arabinofuranose (identisch mit L-Arabinose) ändert sich die Raumstruktur des entstehenden Oligonukleotids jedoch und das spiegelbildliche Oligonukleotid (das Enantiomer) resultiert. Dieses Oligonukloetid kann nun kaum noch von RNA und DNA spaltenden Hydrolasen also von RNasen und DNasen gespalten werden. Die Fähigkeit zur Basenpaarung mit natürlicher RNA und DNA bleibt jedoch auch bei Verwendung von α-L-Arabinofuranose als Zucker erhalten. Mit diesem Oligonukleotid wird also ein besonders nachhaltiges Ausschalten eines Gens möglich, was wiederum den Vorteil hat, dass es als Medikament seltener gegeben werden muss. Ein Nachteil ist in dem komplexeren weil chemischem Produktionsprozess zur Erzeugung des Oligos zu sehen. Da Oligonukleotide zurzeit aber ohnehin mittels Syntheseapparaten hergestellt werden, stellt die Produktion der L-Arabinose haltigen Oligonukleotide erst bei sehr langen Sequenzen ein Problem dar. Ein weiterer Nachteil ist in der unter Umständen höheren Toxizität der L-Arabinose haltigen Oligonukleotide zu sehen.

Bei Verwendung der L-Arabinose wird die Stabilität des resultierenden Oligonukleotids gegenüber ubiquitären DNA und RNA spaltenden Enzymen erheblich erhöht ohne jedoch die Bindung an den Basen des Oligonukleotids und damit ohne die Spezifität des Oligonukleotids zu beeinflussen.

RNAi-TechnologieErläuterung der Zeichnung

Die Zeichnung erklärt die chemische Struktur des beschriebenen modifizierten Oligonukleotids.

Die Zeichnung zeigt die chemische Formel eines Oligonukleotids mit D-Arabinose anstelle von D-Ribose als Zuckermolekül.