Los gapmers son estructuras cortas de oligonucleótidos antisentido de ADN con segmentos similares al ARN en ambos lados de la secuencia. [1] Estas piezas lineales de información genética están diseñadas para hibridarse con una pieza de ARN diana y silenciar el gen mediante la inducción de la escisión de la ARNasa H. La unión del gapmer al objetivo tiene una mayor afinidad debido a las regiones flanqueantes de ARN modificadas , así como a la resistencia a la degradación por nucleasas. [2] [3] Los gapmers se están desarrollando actualmente como terapias para una variedad de cánceres, virus y otros trastornos genéticos crónicos. [4]
Los gapmers están compuestos de cadenas cortas de ADN flanqueadas por cadenas de imitadores de ARN. Los imitadores suelen estar compuestos de ácidos nucleicos bloqueados (LNA), bases modificadas 2'-OMe o 2'-F. [2] Las secuencias de LNA son análogos de ARN "bloqueados" en una conformación ideal de apareamiento de bases de Watson-Crick . Los gapmers suelen utilizar nucleótidos modificados con grupos fosforotioato (PS). [4] [3]
El mecanismo de acción terapéutica del silenciamiento génico se basa en la degradación a través de la acción de la ARNasa H. [1] [5] Casi todos los organismos utilizan esta familia de enzimas para degradar los híbridos ADN-ARN como defensa contra la infección viral. [6] En la síntesis de proteínas, el ADN se transcribe primero en ARNm y luego se traduce en una secuencia de aminoácidos. Los gapmers aprovechan esta vía biológica uniéndose al ARNm objetivo. [7] En los seres humanos, el dúplex ADN-ARNm gapmer es degradado por la ARNasa H1. [1] [5] La degradación del ARNm impide la síntesis de proteínas [7] [8]
La estructura química de los gapmers está diseñada para aumentar la resistencia a la degradación por nucleasas y mejorar la estabilidad in vivo. [1] [2] Los LNA, las bases modificadas 2'-OMe o 2'-F son análogos químicos de los ácidos nucleicos de ARN naturales . Estas modificaciones permiten un aumento de la resistencia a las nucleasas, una inmunogenicidad reducida y una disminución de la toxicidad. [1] Los gapmers también pueden tener una alta afinidad de unión al ARNm objetivo. [1] Esta alta afinidad de unión reduce los efectos fuera del objetivo, la unión no específica y el silenciamiento génico no deseado [2]
Kynamro fue aprobado por la FDA en enero de 2013 para el tratamiento de la hipercolesterolemia familiar homocigótica (HoFH). [9] El fármaco, desarrollado por Ionis Pharmaceuticals y comercializado por Genzyme Corporation, se administra mediante inyección subcutánea en forma de una solución de mipomersen sódico. La estructura química está compuesta por una cadena de 20 nucleótidos (20-mer) con modificaciones de la estructura principal de fosforotioato (PS) y sustituciones de ribosa 2'-O-Metoxietil (MOE). [4] Kynamro se dirige al producto de ARNm del gen APOB, que codifica la proteína Apolipoproteína B-100 , un componente de la lipoproteína de baja densidad (LDL). [2] La unión de mipomersen al ARNm de APOB bloquea eficazmente la traducción de ApoB-100, y el híbrido gapmer-ARN es luego degradado por la enzima ARNasa H. Se informa que Kynamro tiene una vida media de eliminación de aproximadamente 1 a 2 meses [9].
Tegsedi, desarrollado y comercializado por Ionis Pharmaceuticals, fue aprobado por la FDA en octubre de 2018 para el tratamiento de la amiloidosis hereditaria por transtiretina (hATTR). [10] La estructura química es un oligonucleótido de 20 meros con modificaciones en la cadena principal de PS y sustituciones de ribosa 2'-MOE. [4] Tegsedi, en forma de solución de inotersén sódico, se administra por vía subcutánea en un intervalo semanal. El inotersén se une al ARNm que codifica la proteína transtiretina , [11] que bloquea la traducción del ARNm y recluta enzimas ARNasas para degradar el híbrido gapmer-ARN. Esto reduce eficazmente el nivel de transtiretina en el suero sanguíneo, lo que ha demostrado tratar los síntomas de polineuropatía en pacientes con hATTR [11]
Los oligonucleótidos antisentido gapmer (ASO) tienen el potencial de causar efectos no deseados fuera del objetivo. Estos efectos fuera del objetivo se producen cuando el gapmer se une al ARNm con un grado suficiente de complementariedad con el ARNm objetivo, bloqueando o regulando negativamente la traducción de proteínas no deseadas. [12] Las consecuencias funcionales de los efectos fuera del objetivo del gapmer pueden variar ampliamente, dependiendo de las proteínas afectadas y el grado de regulación negativa. Las terapias basadas en gapmer también tienen el potencial de producir efectos secundarios. Por ejemplo, se ha demostrado que Kynamro induce reacciones en el lugar de la inyección, náuseas, dolores de cabeza, síntomas similares a los de la gripe y reacciones hepatotóxicas. [9] Los efectos secundarios de Inotersen incluyen trombocitopenia, glomerulonefritis, reacciones en el lugar de la inyección, náuseas, dolor de cabeza, fatiga y fiebre [10]