кішкентай интерференциялық РНК және гендік экспрессияны реттеу

Кіріспе

Биомолекула

Кіші араласатын РНК (siRNA), кейде қысқа араласатын РНК немесе үнсіздендіретін РНК деп те аталады, – екі тізбекті РНК-ның бір класы, бастапқыда кодтамайтын РНК молекулалары, әдетте 20–24 (көбінесе 21) негіз жұптарынан тұрады, миРНК-ға ұқсас және РНК-ның араласу (РНКi) жолында жұмыс істейді. Ол транскрипциядан кейін мРНК-ны ыдырату арқылы, трансляцияға кедергі келтіре отырып, толықтыратын нуклеотидтік тізбектері бар белгілі бір гендердің экспрессиясына бөгет жасайды. Оны 1998 жылы Вашингтондағы Карнеги ғылым институтында Эндрю Файр және Вустердегі Массачусетс университетінде Крейг Мелло тапқан.

Құрылымы

Табиғи түрде кездесетін siRNA-лардың анықталған құрылымы қысқа (әдетте 20-дан 24 жұпқа дейін) екі жіпті РНК (dsRNA), 5' ұштары фосфорилденген, 3' ұштары гидроксилденген және екі асып тұрған нуклеотиді бар. Дицер ферменті ұзын dsRNA-лар мен кішкентай түйіншелі РНК-лардан siRNA-лардың түзілуін катализдейді. siRNA-лар трансфекция арқылы жасушаларға енгізілуі мүмкін. Теориялық тұрғыда, кез келген генді толыққанды тізбегі бар синтетикалық siRNA арқылы жоюға болады, сондықтан siRNA-лар геномдық емес дәуірде гендік функцияны растау және дәрілік мақсаттарды анықтау үшін маңызды құрал болып табылады.

Тарих

1998 жылы Вашингтондағы Карнеги ғылым институтындағы Эндрю Файр және Ворчестердегі Массачусетс университетіндегі Крейг Мелло Caenorhabditis elegans нематодасындағы гендік экспрессияны зерттеу барысында РНКi механизмін ашты. Олар 2006 жылы РНКi бойынша жүргізген зерттеулері үшін Нобель сыйлығын алды. siRNAs және олардың транскрипциядан кейінгі гендік үнсіздендірудегі (PTGS) рөлі Дэвид Баулкомбтың тобы Норвичтегі Сайнсбери зертханасында өсімдіктерде анықталды және 1999 жылы "Science" журналында жарияланды. Томас Тушл және оның әріптестері жақын арада "Nature" журналында синтетикалық siRNAs сүтқоректілер жасушаларында РНКi-ді туындата алатынын хабарлады. 2001 жылы химиялық жолмен синтезделген siRNAs-ты сүтқоректілер жасушаларына енгізу арқылы белгілі бір геннің экспрессиясы сәтті тоқтатылды (Tuschl және авторлар тобы). Бұл жаңалықтар биомедициналық зерттеулер мен жаңа дәрілерді әзірлеу үшін РНКi-ді пайдалануға қызығушылықты арттырды. siRNAs терапиясы саласында органикалық (көміртегі негізді) және органикалық емес (көміртегі негізсіз) нанобөлшектермен маңызды жетістіктерге қол жеткізілді, олар миға дәрі жеткізуде сәттілікке жетті, адамдарға терапиялық препараттарды жеткізудің перспективалы әдістерін ұсынады. Дегенмен, адамдарда siRNAs қолдануда сәттілікке қатысты маңызды шектеулер бар. Олардың бірі – қарама-қарсы мақсатқа бағытталған әсер.

РНКi индукциясы siРНК немесе олардың биосинтетикалық прекурсорларын пайдалана отырып

Экзогенді siRNA трансфекциясы арқылы генді жою көбінесе қанағаттандырмайды, өйткені әсері тек уақытша, әсіресе қарқынды бөлінетін жасушаларда. Бұл мәселе siRNA үшін экспрессиялық вектор құру арқылы шешілуі мүмкін. siRNA тізбегі екі жіп арасында қысқа цикл енгізу үшін модификацияланады. Соның нәтижесінде қысқа шашты РНК (shRNA) түзіледі, оны Dicer әдеттегідей функционалды siRNA-ға айналдыра алады. Типик транскрипциялық кассеталар кішкентай ядролық РНК (snRNA) транскрипциясын бағыттау үшін РНК полимераза III промоторын (мысалы, U6 немесе H1) пайдаланады (U6 РНК тігілуіне қатысады; H1 – адам РНКазасының РНКаза компоненті). Содан кейін түзілген siRNA транскрипті Dicer өңдейді деген теория бар. Генді жою тиімділігін жасушаны сығу арқылы да арттыруға болады. RNAi-де siRNA-ның белсенділігі көбінесе РНК-мен индукцияланған үнсіздендіру кешеніне (RISC) байланысу қабілетіне байланысты. Дуплексті siRNA-ның RISC-ке байланысуынан кейін сезімтал жіп эндонуклеазалармен ыдырайды және бөлінеді. Қалған антисенс жіпті RISC кешені транскрипциялық үнсіздендіруді бастау үшін мақсатты мРНК-мен байланыса алады.

РНҚ белсенділігі

dsРНК гендік экспрессияны да белсендіре алатыны анықталды, бұл механизм "шағын РНК тудырған гендік активациялау" немесе РНКа деп аталады. Гендік промоторларды бағыттайтын dsРНК байланысты гендердің күшті транскрипциялық активациясын тудырады. РНКа адам жасушаларында синтетикалық dsРНК-ларды, "кішкентай активациялық РНК" (saRNA) деп аталатын арқылы көрсетілді. Қазіргі таңда РНКа-ның басқа организмдерде қаншалықты сақталғаны белгісіз. Aedes aegypti масасы бойынша бір хабарлама РНКа үшін кейбір дәлелдер бар екенін көрсетті және оны промоторлық аймақтарды бағыттайтын қысқа немесе ұзақ dsРНК арқылы жүзеге асыруға болады.

Транскрипциядан кейінгі генді үндету

СиРНК-ның транскрипциядан кейінгі генді үндіруі РНК-ның үндіру кешенін (RISC) құрастыру арқылы басталады. Бұл кешен мақсатты гендерді кодтайтын мРНК молекулаларын тіліп, белгілі бір гендердің экспрессиялануын тоқтатады. Процесс басталу үшін екі siRNA тізбегінің бірі – жетекші тізбек (антисенс тізбек) RISC-ке жүктеледі, ал екінші тізбек – жолаушы тізбек (сенс тізбек) ыдырайды. Кейбір Dicer ферменттері жетекші тізбекті RISC-ке жүктеуге жауапты болуы мүмкін. Содан кейін, siRNA мРНК молекулаларындағы толық сәйкес келетін тізбекті іздеп, RISC-ті сол жерге бағыттайды. мРНК молекулаларын тілу RISC-тің Argonaute ақуыздарының Piwi доменімен катализделеді деп есептеледі. Мұнан кейін mRNA молекуласы 5' ұшынан санап, 10-шы және 11-ші siRNA қалдықтарына жұпталған мақсатты нуклеотидтер арасындағы фосфодиэстерлік байланысты тіліп, дәл кесіледі. Бұл тілу нәтижесінде жасушалық экзонуклеазалармен ыдырайтын мРНК фрагменттері пайда болады. 5' фрагменті экзосомамен 3' ұшынан, ал 3' фрагменті 5'–3' экзорибонуклеаза 1 (XRN1) арқылы 5' ұшынан ыдырайды. Тілінгеннен кейін мақсатты мРНК тізбегінің RISC-тен бөлінуі одан да көп мРНК-ны үндіруге мүмкіндік береді. Бұл диссоциация процесі АТФ гидролизімен басқарылатын сыртқы факторлармен ынталандырылуы мүмкін. PIWI-мен өзара әрекеттесетін РНК-лар (piRNAs) – ұзындығы 21–35 нуклеотид болатын кіші, кодтамайтын РНК-лардың (ncRNAs) жақында ашылған класы. Олар ген экспрессиясын реттеуде, транспозонды үндіруде және вирустық инфекцияны тежеуде маңызды рөл атқарады. Кез келген уақытта ncRNAs-тың "қара материясы" деп саналған piRNAs әртүрлі организмдердегі көптеген жасушалық функциялардың маңызды құрамдас бөліктері болып табылады.

Транскрипциялық генді өшіру

Көптеген модельді организмдер, мысалы өсімдіктер (Arabidopsis thaliana), ашытқылар (Saccharomyces cerevisiae), шыбықтар (Drosophila melanogaster) және құрттар (C. elegans), кішкентай кодтамайтын РНК бағытталған транскрипциялық генді үндеуді зерттеу үшін қолданылды. Адам жасушаларында РНК бағытталған транскрипциялық генді үндеу он жыл бұрын байқалды, ол кезде экзогенді siRNAs трансгендік созу факторы 1α промоторын белсендіріп, жасыл флуоресцентті белок (GFP) репортерлік генін іске қосты. РНКi механизміне қатысқан транскрипциялық генді үндеудің (ТГС) негізгі механизмдері ДНК метилирлеу, гистонның посттрансляциялық модификациялары және мақсатты геннің айналасындағы хроматиннің гетерохроматикалық күйге өзгеруін қамтиды. Сүтқоректілер жасушасы siRNA сияқты екі тізбекті РНК кездескенде, оны вирус тудырған қосалқы өнім деп қате түсініп, иммундық жауапты іске қосуы мүмкін. Сонымен қатар, құрылымдық жақын микроРНК-лар мақсатты мРНК-мен толық емес комплементарлық базалық жұптасу арқылы ген экспрессиясын реттейтіндіктен, siRNA енгізу күтілмеген эффектілерге алып келуі мүмкін. siRNA-ның химиялық модификациялары термодинамикалық қасиеттерді өзгертіп, бір нуклеотидтік ерекшеліктің жоғалуына әкелуі мүмкін.

Туған иммунитет

СиРНК-ның тым көп мөлшерін енгізу, туа біткен иммундық жауаптардың белсендірілуіне байланысты нақты емес оқиғаларға әкелуі мүмкін. Бүгінгі күнгі көптеген деректер бұл, dsРНК сенсоры PKR-дың белсендірілуінен болуы мүмкін екенін көрсетеді, бірақ ретино қышқылымен индукцияланатын I генінің (RIG I) де қатысы болуы мүмкін. 7-тольдік рецептор (TLR7) арқылы цитокиндердің индукциясы да сипатталған. Гендік функция және терапиялық қолдану үшін туа біткен иммундық жауапты белсендіруді азайту мақсатында, сиРНК-ның химиялық модификациясы қолданылады. Нақты емес әсерлерді азайтудың бір перспективті әдісі – сиРНК-ны микроРНК-ға түрлендіру. МикроРНК табиғи түрде кездеседі, ал осы эндогенді жолды пайдалану арқылы, алынған сиРНК-ның салыстырмалы түрде төмен концентрациясында ұқсас гендік басуға қол жеткізуге болады. Бұл нақты емес әсерлерді азайтуға көмектеседі.

Мақсаттан тыс

Оф-таргеттеу – генді басу құралы ретінде сиРНК-ны қолданудағы тағы бір қиындық. СиРНК-ның мақсаттан тыс әсерін болжау құралы http://crdd.osdd.net/servers/aspsirna/asptar.php сайтында қолжетімді және ASPsiRNA ресурсы ретінде жарияланған.

Адаптациялық иммундық жауаптар

Қарапайым РНК иммуногендері нашар болуы мүмкін, бірақ РНК-протеин кешендеріне қарсы антителоларды жасау оңай. Көптеген аутоиммундық ауруларда осындай антителолар кездеседі. Белгілі бір протеинге байланысқан siRNA-ға қарсы антителолар туралы әлі ешқандай хабарлама жоқ. siRNA жеткізудің кейбір әдістері полиэтиленгликольді (PEG) олигонуклеотидке қосып, шығарылуын азайтуға және қан айналымындағы жартылай ыдырау уақытын ұзартуға мүмкіндік береді. Алайда, жақында Regado Biosciences компаниясы IX факторына қарсы PEG-ленген РНК аптамерін зерттеудің үшінші фазалық клиникалық сынағын тоқтатуға мәжбүр болды, себебі РНК-ның PEG бөлігіне байланысты ауыр анафилактикалық реакция туды. Бұл реакция кейбір жағдайларда өлімге алып келді және PEG-ленген олигонуклеотидтер қолданылғанда siRNA жеткізуге қатысты маңызды алаңдаушылықтар тудырады.

РНҚ-ның қанықтығы

siРНК-ның жасушаларға трансфекциясы көбінесе көптеген гендердің экспрессиясын төмендетеді, бірақ гендердің жоғарылауы да байқалады. Ген экспрессиясының жоғарылауын ішінара эндогенді миРНК-ның болжамды гендік нысаналарымен түсіндіруге болады. 150-ден астам siРНК трансфекциялық эксперименттердің есептеулік талдаулары экзогенді siРНК-лардың эндогенді РНКi механизмін қанықтыра алатындығын көрсетеді, нәтижесінде эндогенді миРНК реттелетін гендердің бұрынғы тоқтатылуы (дерепрессиясы) жүзеге асырылады. Осылайша, siРНК-лар қажетсіз мақсаттан тыс әсерлер тудыра алады, яғни siРНК мен нысана арасындағы толық емес сәйкестік арқылы мРНК-ның қажетсіз төмендеуіне себеп болуы мүмкін, ал РНКi механизмінің қанығуы – бұл тағы бір ерекше емес әсер болып табылады, ол миРНК реттелетін гендердің дерепрессиясына алып келеді және деректерді интерпретациялаудағы және потенциалды уыттылықтағы ұқсас проблемаларды тудырады.

Химиялық модификация

siРНК-лар терапиялық қасиеттерін жақсарту үшін химиялық түрлендірілген. РНКi терапиялық әлеуетін іске асыру үшін қысқа интерференциялық РНК (siRNA) мақсатты тіндердің жасушаларындағы әсер ету орнына жеткізілуі тиіс. Мұндай барлық химиялық түрлендірулердің толыққанды дерекқоры ғылыми әдебиетте siRNAmod ретінде қолмен жинақталады. siRNA химиялық түрлендірілуі бір нуклеотидтік нақтылықтың кездейсоқ жоғалуына да әкелуі мүмкін.

Терапевтік қолдану және қиындықтар

Кез келген қызығушылық тудыратын генді жою мүмкіндігін ескере отырып, siRNA арқылы РНКi негізгі және қолданбалы биологияда үлкен қызығушылық тудырды. siRNA және РНКi негізді терапиялардың ең үлкен қиындықтарының бірі – жасуша ішінде жеткізу. siRNA сондай-ақ нашар тұрақтылыққа және фармакокинетикалық қасиеттерге ие. Нанобөлшектер арқылы siRNA жеткізу перспективалы болып көрінеді, бірақ адам көзі сияқты локальды жеткізу орындарында ғана шамалы тиімділік көрсетті. Таза ДНК-ны мақсатты организмдерге жеткізу қиын, өйткені оның үлкен көлемі мен құрылымы мембраналар арқылы оңай таралуына кедергі келтіреді. Бұл наноөлшемді жеткізу құралдары – нановекторлар арқылы жеткізуге мүмкіндік береді. Липидтік нанобөлшектер арқылы жеткізілген siRNA орталық нерв жүйесі (ОНЖ) ауруларына емдік әлеуетке ие екені көрсетілді. Орталық нерв жүйесінің аурулары жиі кездеседі, бірақ қан-ми тосқауылы (ҚМТ) әлеуетті емдік препараттардың миға өтуіне жиі кедергі келтіреді. 2005 жылдың соңында жасқа байланысты макулярлық дегенерация (АМД) үшін көрсетілген алғашқы екі терапиялық РНКi сынағының I фазасының нәтижелері siRNA жақсы қабылданатынын және қанағаттанарлық фармакокинетикалық қасиеттерге ие екенін көрсетті. I фазалық клиникалық сынақта 41 науқасқа бауырға метастаздаған ісікке қарсы РНКi липидтік нанобөлшектер арқылы енгізілді. РНКi қатерлі жасушалардың өсуіндегі маңызды белоктарды кодтайтын екі генді – тамыр эндотелийлік өсу факторын (VEGF) және кинезин шпінделдік ақуызын (KSP) бағыттап тапты. Нәтижелер клиникалық пайда әкелді, кейбір науқастарда ісік алты айдан кейін тұрақталды немесе метастаздардың регрессиясы байқалды. Науқастардан алынған биопсиялық үлгілердің фармакодинамикалық талдауы РНКi құрылымдарының үлгілерде бар екенін көрсетті, бұл молекулалар мақсатты орынға жеткенін дәлелдейді. Дәлелдеу сынақтары Эболаға қарсы siRNA адамдарда инфекциядан кейінгі профилактика ретінде тиімді болуы мүмкін екенін көрсетті, нәтижесінде адам емес приматтардың 100% Заир Эболавирусының ең қауіпті штамының өлімге әкелетін дозасынан аман қалды.

Given the ability to knock down, in essence, any gene of interest, RNAi via siRNAs has generated a great deal of interest in both basic and applied biology. One of the biggest challenges to siRNA and RNAi based therapeutics is intracellular delivery. siRNA also has weak stability and pharmacokinetic behavior. Delivery of siRNA via nanoparticles has shown promise. and have shown only mild effectiveness in localized delivery sites, such as the human eye. Delivering pure DNA to target organisms is challenging because its large size and structure prevents it from diffusing readily across membranes. This allows delivery via nano scale delivery vehicles called nanovectors. siRNAs delivered via lipid based nanoparticles have been shown to have therapeutic potential for central nervous system (CNS) disorders. Central nervous disorders are not uncommon, but the blood brain barrier (BBB) often blocks access of potential therapeutics to the brain. Phase I results of the first two therapeutic RNAi trials (indicated for age related macular degeneration, aka AMD) reported at the end of 2005 that siRNAs are well tolerated and have suitable pharmacokinetic properties. In a phase 1 clinical trial, 41 patients with advanced cancer metastasised to liver were administered RNAi delivered through lipid nanoparticles. The RNAi targeted two genes encoding key proteins in the growth of the cancer cells, vascular endothelial growth factor, (VEGF), and kinesin spindle protein (KSP). The results showed clinical benefits, with the cancer either stabilized after six months, or regression of metastasis in some of the patients. Pharmacodynamic analysis of biopsy samples from the patients revealed the presence of the RNAi constructs in the samples, proving that the molecules reached the intended target. Proof of concept trials have indicated that Ebola targeted siRNAs may be effective as post exposure prophylaxis in humans, with 100% of non human primates surviving a lethal dose of Zaire Ebolavirus, the most lethal strain.

Жақын болашақтағы құқықтық категориялар мен құқықтық мәселелер

Қазіргі уақытта SiRNA химиялық жолмен синтезделеді, сондықтан Еуроодақ пен АҚШ-та олар қарапайым дәрілік заттар ретінде заңды түрде жіктеледі. Алайда, биоинженерлік SiRNA (BERA) әзірленуде, және кем дегенде Еуроодақта олар биологиялық дәрілік заттар ретінде жіктеледі. BERA технологиясының дамуы бірдей әсер ету механизміне ие, бірақ химиялық немесе биологиялық түрде өндірілген дәрілерді жіктеу туралы мәселені тудырады. Осы үлкен қарама-қайшылықты шешу қажет.

Ұяшық ішіндегі жеткізу

РНК интерференциясының (РНКi) кез келген генді қайтымды түрде үндіреу үшін терапиялық мақсатта қолданылуының зор мүмкіндігі бар. РНҚi-нің терапиялық әлеуетін іске асыру үшін кішкентай интерференциялық РНҚ (siРНҚ) мақсатты тіндердің жасушаларына әсер ететін жерге жеткізілуі тиіс. Бірақ қауіпсіз және тиімді жеткізу механизмдерін табу – siРНҚ-ға негізделген терапияның толық әлеуетін іске асырудағы маңызды кедергі. Өзгертілмеген siРНҚ қан ағынында тұрақсыз, иммуногенділікке ұшырауы мүмкін және жасуша мембраналарынан өтуде қиындық тудырады. Сондықтан, siРНҚ-ны оның әсер ететін орнына қауіпсіз жеткізу үшін химиялық өзгерістер және/немесе жеткізу құралдары қажет. Бұл әдіс артықшылықты, себебі ол siРНҚ-ны жасушалардың көптеген түрлеріне жеткізе алады, жоғары тиімділікке және қайталанатын нәтижелерге ие, сондай-ақ коммерциялық түрде қолжетімді. siРНҚ трансфекциясы үшін ең көп қолданылатын коммерциялық реагенттер – Липофектамин және Неон трансфекциясы. Дегенмен, ол барлық жасуша түрлерімен үйлесімді емес және in vivo тиімділігі төмен.

Электропорация

Электр импульстері сонымен қатар жасушалар ішінде siRNA жеткізу үшін де қолданылады. Жасуша мембранасы фосфолипидтерден тұрады, бұл оны электр өрісіне сезімтал етеді. Жылдам, бірақ күшті электр импульстері жіберілгенде, липид молекулалары қызу салдарынан жылулық фазалық өзгерістерге ұшырап, қайта бағытталады. Бұл гидрофильді тесіктердің пайда болуына және липидтік екі қабатты жасуша мембранасындағы жергілікті бұзылыстарға, сондай-ақ жартылай өткізгіштіктің уақытша жоғалуына әкеледі. Бұл иондар мен метаболиттер сияқты көптеген жасуша ішіндегі заттардың шығуына, сонымен қатар дәрілердің, молекулалық зондтардың және нуклеин қышқылдарының бір уақытта сіңуіне мүмкіндік береді. Электропорация трансфекциялануы қиын жасушалар үшін артықшылықты ұсынады, бірақ осы әдіспен жасушалардың өлу қаупі жоғары. Бұл әдіс нақты егеуқырларға ксенотрансплантталған ісіктерге VEGF-ті бағытталған siRNA жеткізу үшін қолданылды, нәтижесінде ісіктің өсуі айтарлықтай тежелді.

Вирустық жолмен жүктілік

Трансфекцияланған арнайы жасалған siRNA-ның генді үндіру әсері көбінесе уақытша болады, бірақ бұл қиындық РНКi тәсілі арқылы шешіледі. Бұл siRNA-ны ДНК үлгілерінен ретровирус, адено-ассоциирленген вирус, аденовирус және лентивирус негізіндегі бірнеше рекомбинантты вирустық векторлар арқылы жеткізуге болады. Соңғысы – жасушаларға тұрақты түрде siRNA жеткізетін ең тиімді вирус, себебі ол бөлінбейтін жасушаларды да трансдукциялай алады, сондай-ақ ядроға тікелей бағыттала алады. Бұл нақты вирустық векторлар жасушаларға трансфекциялау үшін қолайсыз siRNA-ны тиімді жеткізу үшін синтезделген. Тағы бір мәселе – кейбір жағдайларда синтетикалық вирустық векторлар siRNA-ны жасуша геномына енгізе алады, бұл siRNA-ның тұрақты экспрессиясын және генді ұзақ мерзімді жоюын қамтамасыз етеді. Бұл техника in vivo болғандықтан және трансфекциялау қиын жасушалар үшін тиімді болғандықтан артықшылықты жасайды. Дегенмен, кейбір жасуша түрлерінде антивирустық жауапты тудырып, мутагендік және иммуногендік әсерлерге алып келуі мүмкін, сондықтан мәселелер туындайды. Бұл әдіс Ханттингтон ауруын емдеу үшін орталық нерв жүйесінің генін үндіруде қолданылуы мүмкін.

Емдеу әдістері

1993 жылы РНКi механизмі ашылғаннан кейін он жыл өткен соң фармацевтикалық сектор siRNA терапиясының зерттеу және дамуына ауыр инвестиция жасады. Бұл терапияның шағын молекулалар мен антиденелерге қарағанда бірнеше артықшылықтары бар. Оны үш айда немесе алты айда бір рет қолдануға болады. Тағы бір артықшылығы – ақуыздың белгілі бір конформациясын тануы қажетті шағын молекулалар мен моноклоналды антиденелерден өзгеше, siRNA Ватсон-Крик негізіндегі жұптасу арқылы жРНК-мен әрекеттеседі. Сондықтан, дұрыс нуклеотидтік тізбек болса, жоғары туыстық және таңдаулылықпен емдеуді қажет ететін кез келген нысаналы молекуланы таңдауға болады. Мақұлданған немесе әзірлену үстіндегі емдердің мысалдары төменде келтірілген.

Alnylam Pharmaceuticals компаниясы

2018 жылы Alnylam Pharmaceuticals компаниясы FDA-ның siRNA терапиясын мақұлдаған алғашқы компания болды. Onpattro (патизиран) ересектерде тұқым қуалайтын транстиретин (hATTR) амилоидозының полиневропатиясын емдеу үшін мақұлданды. hATTR – сирек кездесетін, прогрессирлейтін және денені әлсірететін ауру. hATTR амилоидозы кезінде дұрыс бүктелмеген транстиретин (TTR) протеины клетка сыртындағы кеңістікте жинақталады. Әдеттегі бүктелу жағдайында TTR тетрамерлері төрт мономерден тұрады. Тұқым қуалайтын ATTR амилоидозы транстиретин (TTR) геніндегі ақаулық немесе мутация салдарынан туындайды. Тек бір аминқышқылының өзгеруі тетрамерлік транстиретин ақуыздарын өзгертіп, нәтижесінде мономерлерге бірігіп, ерімейтін клеткадан тыс амилоидты шөгінділер құрайтын тұрақсыз тетрамерлік транстиретин ақуызын жасайды. Әртүрлі мүшелер жүйесінде амилоид жинақталуы кардиомиопатияға, полиневропатияға және асқазан-ішек қызметінің бұзылуына әкеледі. Бұл ауру бүкіл әлем бойынша 50 мың адамға әсер етеді. Дәрі-дәрмекті тікелей бауырға жеткізу үшін siRNA липидтік нанобөлшектерге қапталады. siRNA молекуласы аномальды TTR протеиндерінің РНК өндірісіне кедергі келтіріп, амилоидты протеиндердің өндірісін тоқтатады. Бұл белоктардың дененің әртүрлі органдарында жиналуын болдырмайды және науқастарға ауруды басқаруға көмектеседі. Дәстүрлі түрде, бауыр трансплантациясы тұқым қуалайтын транстиретин амилоидозы үшін стандартты емдеу болып саналады, бірақ трансплантациядан кейін табиғи типтегі транстиретин амилоидының жинақталуы оның тиімділігін шектеуі мүмкін. Сонымен қатар, уақытша жеңілдеуді қамтамасыз ететін кішкентай молекулалы дәрілер де бар. Onpattro шығарылғанға дейін hATTR ауруын емдеу мүмкіндіктері шектеулі болды. Onpattro мақұлданғаннан кейін FDA Alnylam компаниясына Breakthrough Therapy (Жаңа Жол Ашатын Терапия) атағын берді, ол ауыр жағдайды емдеуге және қолданыстағы барлық емдеулерден айтарлықтай жақсырақ нәтиже беруге арналған дәрілерге беріледі. Сондай-ақ, 200 000-нан аз адамға әсер ететін ауруларды қауіпсіз емдеуге арналған препараттарға арналған Orphan Drug Designation (Жетім Дәрі Атағы) да берілді. Onpattro-мен бірге транстиретиннің бауырдағы синтезін тежейтін тағы бір РНК-интерференциялық терапиялық препарат (Partisiran) та табылды. Нәтижесінде, мақсатты хабаршы РНК (мРНК) РНК-ның үнсіздеу кешеніне байланысқан шағын араласатын РНК-лар арқылы бөлінеді. Зерттеудегі РНКi терапиялық дәрісі Патизиран, бұл процесті транстиретин мРНК-ның 3’ аударылмаған аймағында бөліну арқылы мутантты және жабайы типтегі транстиретиннің өндірісін азайту үшін пайдаланады. 2019 жылы FDA екінші РНКИ терапиясын – жедел бауыр порфириясын (AHP) емдеу үшін қолданылатын Givlaari (givosiran) препаратын мақұлдады. Бұл ауру гема өндірісі кезінде пайда болатын улы порфобиллиноген (PBG) молекулаларының жиналуынан туындайды. Бұл молекулалар әртүрлі органдарда жинақталып, AHP симптомдарына немесе шабуылдарына әкелуі мүмкін. Givlaari – аминлевулин қышқылы синтезасының 1 (ALAS1) экспрессиясын төмендететін siRNA дәрісі, ол гема өндірісінің ерте кезеңінде қатысатын бауыр ферменті. ALAS1 экспрессиясын төмендету AHP симптомдарын тудыратын нейротоксикалық аралық заттардың деңгейін төмендетеді. siRNA терапиясының желісін әзірлеуде табысқа жеткен басқа компаниялар – Dicerna Pharmaceuticals (Eli Lilly and Company серіктестігінде) және Arrowhead Pharmaceuticals (Johnson and Johnson серіктестігінде). Amgen және AstraZeneca сияқты басқа да ірі фармацевтикалық компаниялар да биологиялық дәрілердің осы саласының әлеуетті табысын көріп, siRNA терапиясына көп инвестиция жасады.

In 2018, Alnylam Pharmaceuticals became the first company to have a siRNA therapy approved by the FDA. Onpattro (patisiran) was approved for the treatment of polyneuropathy of hereditary transthyretin mediated (hATTR) amyloidosis in adults. hATTR is a rare, progressively debilitating condition. During hATTR amyloidosis, misfolded transthyretin (TTR) protein is deposited in the extracellular space. Under typical folding conditions, TTR tetramers are made up of four monomers. Hereditary ATTR amyloidosis is caused by a fault or mutation in the transthyretin (TTR) gene which is inherited. Changing just one amino acid changes the tetrameric transthyretin proteins, resulting in unstable tetrameric transthyretin protein that aggregates in monomers and forms insoluble extracellular amyloid deposits. Amyloid buildup in various organ systems causes cardiomyopathy, polyneuropathy, gastrointestinal dysfunction. It affects 50,000 people worldwide. To deliver the drug directly to the liver, siRNA is encased in a lipid nanoparticle. The siRNA molecule halts the production of amyloid proteins by interfering with the RNA production of abnormal TTR proteins. This prevents the accumulation of these proteins in different organs of the body and helps the patients manage this disease. Traditionally, liver transplantation has been the standard treatment for hereditary transthyretin amyloidosis, however its effectiveness may be limited by the persistent deposition of wild type transthyretin amyloid after transplantation. There are also small molecule medications that provide temporary relief. Before Onpattro was released, the treatment options for hATTR were limited. After the approval of Onpattro, FDA awarded Alnylam with the Breakthrough Therapy Designation, which is given to drugs that are intended to treat a serious condition and are a substantial improvement over any available therapy. It was also awarded Orphan Drug Designations given to those treatments that are intended to safely treat conditions affecting less than 200,000 people. Along with Onpattro, another RNA interference therapeutic drug has also been discovered (Partisiran) which has property of inhibiting hepatic synthesis of transthyretin. Target messenger RNA (mRNA) is cleaved as a result by tiny interfering RNAs coupled to the RNA induced silencing complex. Patisiran, an investigational RNAi therapeutic drug, uses this process to decrease the production of mutant and wild type transthyretin by cleaving on 3 untranslated region of transthyretin mRNA. In 2019, FDA approved the second RNAi therapy, Givlaari (givosiran) used to treat acute hepatic porphyria (AHP). The disease is caused due to the accumulation of toxic porphobilinogen (PBG) molecules which are formed during the production of heme. These molecules accumulate in different organs and this can lead to the symptoms or attacks of AHP. Givlaari is an siRNA drug that downregulates the expression of aminolevulinic acid synthase 1 (ALAS1), a liver enzyme involved in an early step in heme production. The downregulation of ALAS1 lowers the levels of neurotoxic intermediates that cause AHP symptoms. Other companies that have had success in developing a pipeline of siRNA therapies are Dicerna Pharmaceuticals, partnered Eli Lilly and Company and Arrowhead Pharmaceuticals partnered with Johnson and Johnson. Several other big pharmaceutical companies such as Amgen and AstraZeneca have also invested heavily in siRNA therapies as they see the potential success of this area of biological drugs.