设计靶向RNA药物的长期目标已经得到了推动,这要归功于一种识别药物类小分子的技术,这种小分子有选择性地与致病RNA结合。这个美国研究小组根据丙型肝炎病毒的RNA序列设计了一种抗病毒药物先导,证明了这种方法,并表明该技术可以帮助对抗季节性出现的新型病毒株,如流感。

传统上,药物被设计成与蛋白质的褶皱结合,以阻断或破坏导致疾病的活动。然而,rna是一个有吸引力的治疗靶点,因为它们负责编码蛋白质的产生。此外,人类基因组中的大部分rna是非编码的,其中许多已知与疾病有关,包括遗传疾病和癌症。但RNA一直是一个难以捉摸的目标,很大程度上是因为缺乏相关知识,包括RNA折叠在哪些地方接受小分子的结合,以及哪些小分子与RNA折叠结合。

“这个信息通常不为人知,有了它就可以推进我们一直在尝试的基因到rna到药物的管道,”他说马修·迪斯尼十多年来,他在斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)的实验室一直在研究靶向RNA的问题。“人们不认为小分子可以选择性地靶向RNA,我认为我们已经展示了一些确实可以的例子。”

设计小分子RNA结合抗病毒药物-示意图

来源:children - disney et al., Chem 4, 1-21, 2018年10月11日©2018由Elsevier Inc.出版

筛选可以用来发现靶向特定RNA序列的小分子,这种技术可以发现治疗病毒性疾病的新药

基于他们最近的工作,包括一个名为Inforna的筛选平台,该平台已经确定了与疾病相关的RNA结合的小分子,迪士尼和同事们收集了关于RNA折叠和小分子之间相互作用的信息,比之前已知的多10倍。有了这些信息,研究小组通过识别丙型肝炎基因组中小分子可以结合的位点,将这一概念扩展到病毒RNA。

分子的映射

为了收集所需的结合信息,研究人员筛选了3万个小分子库,从中找到了近2000种类似药物的化合物。然后筛选它们与RNA折叠文库的结合。这确定了5200万种可能的相互作用中,哪一种可能是探索候选药物的有效途径。研究小组发现239种化合物与RNA结合,并利用结果绘制了小分子RNA识别模式的地图。通过将相互作用图与丙型肝炎病毒基因组进行比较,有可能识别出具有特定小分子伙伴结合位点的病毒RNA序列,这使得研究小组确定了一种抑制病毒复制的小分子。

迪士尼说:“这表明,人们可以迅速利用从学术界到工业界无处不在的化学文库,获得与RNA结合的化合物,从而影响生物学,从而获得有利的治疗效果。”“原则上,这种方法的优点之一是,当季节性流感或季节性病毒出现时,人们可以识别其序列,然后快速设计小分子,以针对该序列的折叠。”

“目前,关于RNA是否“可用药”以及靶向RNA的化合物在结构上是否与靶向蛋白质的化合物相似,存在相当大的争论,”评论道史蒂文·齐默尔曼他在美国伊利诺伊大学研究rna靶向小分子。“这篇论文增加了支持,表明对RNA有效的结构将类似于传统药物。有趣的是,一些靶向RNA的最有效化合物违反了利平斯基的一个或多个规则(用于评估药物分子有多像药物的经验规则),这表明我们对药物构成的看法需要扩大。”

“我们想要进一步扩大这个范围,让小分子靶向RNA的设计变得非常常规和简单。”这可能会改变药物发现的模式,RNA是小分子药物的重要靶点。”“这些线索会让一些人走上一条漫长而曲折的道路,为病人提供真正的药物。”