Oligonucléotides Antisens Flashcards
Qu’est-ce que les oligonucléotides antisens (ASO)?
- ASO représentent maintenant une large classe de molécules synthétiques à la structure et aux rôles variables.
- Il s’agit à la base de petits oligodésoxynucléotides simple brins de 12 à 24 nt
- Les ASOs peuvent interférer à différents niveaux de la maturation et de la régulation des acides ribonucléiques, peuvent être utilisés comme outils de recherche fondamentale, et sont bien intégrés dans la clinique, où ils permettent le traitement de certaines maladies.
Quels sont les mécanismes d’action possibles des ASO?
1- Dégradation spécifique d’un ARN
2- Blocage de la traduction d’un ARNm
3- Déstabilisation/stabilisation d’un ARN
4- Interférence avec l’épissage par masquage (ex: exon-skipping)
5- Ajout d’un exon (ex: trans-épissage)
Quel est le mécanisme d’action des ASO pour faire une dégradation spécifique d’un ARN?
Une fois liés à l’ARN, les oligonucléotides antisens (ASO) peuvent former un Hybride ARN-ADN qui devient un substrat pour la RNase H, ce qui entraîne une dégradation de l’ARNm cible.
Quel est le mécanisme d’action des ASO pour effectuer un blocage de la traduction d’un ARNm?
Les ASO ciblant le site de démarrage AUG peuvent bloquer stériquement la liaison des complexes protéiques de liaison à l’ARN, tels que les sous-unités ribosomiques, supprimant traduction de l’ARNm cible.
Quel est le mécanisme d’action des ASO pour faire une déstabilisation/stabilisation d’un ARN?
Dans les maladies causées par un mécanisme de gain de fonction de l’ARN toxique, les ASO conçus pour se lier complémentairement avec une haute affinité pour les régions non traduites peuvent empêcher la liaison et la séquestration des protéines de liaison à l’ARN par encombrement stérique.
Quel est le mécanisme d’action des ASO pour faire une interférence avec l’épissage par masquage (ex: exon-skipping)?
La liaison de l’ASO aux sites d’épissage ou aux signaux d’inclusion exoniques ou introniques entraîne le saut ou l’inclusion de l’exon ciblé.
Quel est le mécanisme d’action des ASO pour faire un ajout d’un exon (ex: trans-épissage)?
La traduction des cadres de lecture ouverts en amont (uORF) inhibe généralement l’expression de la ORF primaire. Les ASO se liant aux uORF sont capables d’augmenter les quantités de protéines traduites à partir d’un ORF en aval.
Quel est le mécanisme de la RNAse H1?
- ASO se lie directement à un ARNm (sans complexe de protéines particulière)
- RNAse H1 effectue alors la coupure du brin d’ARN, au centre de la région couverte par l’ASO.
- Le reste de l’ARN est dégradé par d’autres mécanismes de base qui sont toujours en fonction dans les cellules et assurent la dégradation des ARNs
- En conditions normales, la RNAse H1 dégrade entre autres les amorces d’ARN du brin retardé lors de la réplication de l’ADN. Il s’agit une enzyme non-spécifique. La RNAse H1 ne coupe que l’ARN dans l’hétéroduplex ARN-ADN.
Quelles sont les caractéristiques importantes pour le développement d’ASOs thérapeutiques?
1- Leur stabilité
- Les ARN sont facilement dégradables
- Des modifications chimiques peuvent augmenter la stabilité
2- Leur capacité à lier des protéines plasmatiques
- Ceci modifie la pharmacocinétique et la bio-distribution
- Une liaison forte à l’albumine diminue la filtration et l’élimination rénale
3- Leur capacité à lier l’ARN complémentaire
- Ceci définit l’affinité et la sélectivité
- Ceci est important pour minimiser les effets hors-cibles (off-target)
4- Leur capacité à induire la dégradation d’une cible via la RNAse H1
- Ceci est indépendant de la force de liaison aux ARNs, c’est le recrutement de la RNAse H1 qui est en jeu
5- Leur capacité à entrer dans la cellule
- Utilisation de nanoparticules lipidiques ou autres formulations
6- Leur absence d’induction de réponse immunitaire (non-immunogénique)
Quelles sont les modifications chimiques possibles des ASOs?
Les modifications principales ont été réalisées au niveau du squelette (backbone) phosphodiester et à la position 2’ des sucres:
1. «Backbone» changé et lien phosphorothionate
2. Sucre changé + backbone (optionnel, combinaison)
Quels sont les effets de la modification: «Backbone» changé et lien phosphorothionate?
1ere génération:
- + stable (résiste nucléases)
- Colle aux protéines (hydrophobe)
- Moins éliminé par reins (colle protéines)
- Meilleure activité RNAse H
- Seraient + immunogène et pro-inflammatoire
Quels sont les effets des modification: sucre changé + backbone (optionnel, combinaison)?
2e et 3e génération:
- Plus rigides, duplex ARN-ASO plus stables
- Ressemblent plus à de l’ADN (2’ pas désoxy) et donc RNAse H pas efficace
- = utilisés en combinaison avec PS ou pas pour dégradation
Qu’est-ce que des oligonucléotides antisens hybrides (Gapmers)?
Il s’agit d’un hybride de 1ère et de 2e ou 3e génération, permettant de conserver les qualités de chacune d’elles.
Quels sont les acides nucléiques approuvés en clinique?
- 1ere génération ASO
- gapmer ASO
- steric block ASO
- siARN (pas ASO)
- DsiARN (pas ASO)
- Aptamer
Quels sont les avantages des ASO?
- Peuvent cibler directement l’expression d’une protéine au rôle pathologique et agir ainsi à la source du problème
- Peuvent moduler une cible pour laquelle il n’y a pas de drogue (par ex: inhibiteur d’enzyme)
- Grande polyvalence, plusieurs d’utilisations possibles outre la réduction de l’expression des gènes (épissage, augmentation de l’expression, modulation de protéines en tant que ligands (aptamères), etc.)
- Bonne libération et action au foie (à cause de la formulation en nanoparticules lipidiques)
- On peut en théorie cibler un organe en couplant la formulation à un ligand (anticorps ou aptamère), par exemple sur une nanoparticule contenant des ASOs.
- Les modifications chimiques peuvent augmenter la demi-vie et minimiser l’immunogénicité
