Аптамеры - новые компоненты лекарственных препаратов

В 80 годах было обнаружено свойство РНК ВИЧ и аденовирусов связываться с белками человека. Уже в 90х годах появились первые синтетические нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК), специфичные к клинически значимым мишеням, аптамеры. Мишенями аптомеров могут также быть фосфолипиды, углеводы, нуклеиновые кислоты. Аптамеры не требуют для производства биологической системы, являются термостабильными, лучше проникают в ткани, чем более крупные антитела и не являются иммуногенными. С другой стороны, они быстрее элиминируются. Одной из поблеем при и использовании аптамеров является их нестабильность в сыворотке. Это препятствие можно преодолеть путём химического синтеза из модифицированных нуклеотидов, в том числе LNA. Важно учитывать, что после некоторых химических модификаций аптамер может утратить активность. РНК-аптамеры имеют более стабильную трёхмерную структуру, с другой строны, ДНК-аптамеры, в целом, более стабильны и не требуют модификации нуклеотидов.

Ряд аптамеров разработан для лечения заболеваний, связанных с нарушением процессов свёртывания крови. Система REG1, включает аптамер RB006, специфичный к фактору свёртывания крови IXa и RB007 – комплементарную ему молекулу, которая действует как антидот. Она показала хорошие результаты как антикоагулянт в клинических испытаниях первой и второй фазы. ДНК-аптамер ARC1779 связывается с регионом А1 фактора фон Виллебранда, блокирует его взаимодействие с тромбоцитами и нарушает процесс свёртывания крови. Его рассматривают как компонент терапии при остром коронарном синдроме и заболеваниях, связанных с фактором фон Виллебранда и тромботической микроангиопатии. ARC1172 – ещё один ДНК аптамер к фактору фон Виллебранда. К нему тоже был подобран антидот, чтобы сделать его использование более безопасным, а результат применения более обратимым и контролируемым. NU172 и ARC183 – аптамеры, блокирующие тромбин и обладающие эффектом антикоагулянтов сейчас проходят клинические испытания.

          Несколько аптамеров было разработано для лечения заболеваний, связанных с ростом сосудов. Пегабтаниб – РНК аптамер, специфичный к VEGF, одобренный FDA при ассоциированной с возрастом макулодистрофии, заболевании, приводящего к потере прямого зрения. Заблокированный VEGF не взаимодействует со своим рецептором и не вызывает роста сосудов. ARC1905 связывает комплемент каскада комплемента C5, который также принимает участие в развитии ассоциированной с возрастом макулодистрофии, активируя процессы воспаления и ангиогенеза. В клинических испытаниях он успешно применялся в сочетании с антителами к VEGF. E10030- ДНК аптамер, связывающий фактор роста, важный роста для перицитов – клеток, входящих в состав стенок капилляров. Сейчас он проходит вторую стадию клинических испытаний при ассоциированной с возрастом макулодистрофии.

Аптамеры рассматриваются как один из способов доставки терапевтических соединений в клетки опухоли (химиотерапевтических препаратов, токсинов и малых интерферирующих РНК). Аптамеры могут доставлять в опухоль радиоактивные изотопы, или, к примеру, другие аптамеры, которые будут воздействовать на клетки уже изнутри. При лечении метастаз проблема доставки противоопухолевого препарата становится принципиальной: пациенту требуются большие дозы, увеличиваются побочные эффекты, терапевтический эффект снижается из-за того, что препарат теряется, не до ходя до опухолевых клеток. Правильная доставка противоопухолевых препаратов повышает их эффективность и снижает риск повреждения здоровых клеток и тканей. Доксорубицин, связанный с ДНК-аптамером sgc8c, распознающим клетки острого Т-клеточного лейкоза, мишенью при этом является PTK7 эффективно доставлял препарат в клетки в условиях культуры.

Использование РНК интерференции в терапии сталкивается со сложностями при доставке молекул, одним из возможных способов решения данной проблемы является использование химер иРНК и аптамеров. Простатспецифческий мембранный антиген PSMA – один из маркеров рака предстательной железы. К нему подобраны два специфических аптамера, A9 и A10. Одна из первых разработок в области применения наночастиц в лечении рака представляла собой частицу из биодеградируемого материала, связанную с аптамером A10 и заполненную цитостатическим агентом, доцетакселом. Аптамер обеспечивал доставку наночастиц в клетки и взаимодействие с ними, которое приводило к эндоцитозу. Доставка таким образом была более эффективна, чем использование данных противоопухолевых препаратов в чистом виде. Муцин 1 синтезируется в эпителиальных клетках и защищает их от повреждения микроорганизмами. Его экспрессия на порядок повышается в злокачественных клетках. Покрытые двумя специфически ми аптамерами наночастицы накапливались в опухолевых клетках в модели заболевания на лабораторных животных.

PLK1 и BCl2 повышенно экспрессируются в различных опухолях и обеспечивают жизнеспособность злокачественных клеток. Аптамер, распознающий PSMA и конъюгированный иРНК к мРНК этих белков эффективно воздействовал на опухолевые клетки в культуре и в модели на мышах, но, конечно только в тех случаях, когда они экспрессировали PSMA. Биотинилированная иРНК к мРНК ламинина А/С была связана с биотинилированным аптомером A9 через стрептовидин. При проникновении в клетку, связь РНК и биотина разрушалась и иРНК становилась активной. Одна молекула стрептавидина может связать до четырёх молекул биотина, так что есть возможность создавать и более сложные структуры. С другой стороны, стрептавидин является иммуногенным, так что его нельзя рассматривать как идеальный компонент системы доставки. Аптамер A10 использовался для создания различных химерных молекеул, включавших иРНК к различным мРНК молекул, задействованных в онкогенезе. Использование таких химер не вызывает интерфернового ответа, в отличии от малых иРНК.

         Есть и другие тяжёлые заболевания, лекарства для которых пытаются разработать с использованием аптамеров, например ВИЧ-инфекция. Белок gp120 ВИЧ участвует в проникновении в клетки. Ковалентно связанные аптамер к этому белку и малая иРНК, блокирующая репликацию вируса лучше доставляются в клетки. Похожие молекулы, содержащие аптамер к CD4 предложены другой исследовательской группой. Хотя аптамеры уже проходят клинические испытания, вызывает опасения возможная неспецифическая реактивность этих молекул. Некоторые процессы, лежащие в основе работы лекарств, содержащих аптамеры, конъюгированные с иРНК вообще остаются неясными, в частности, не понятно, как иРНК покидает эндосому. Тем не менее, метод является перспективным и первые лекарства на основе аптамеров, как уже было сказано, одобрены для использования при лечении людей.