寡核苷酸药物及寡核苷酸制备技术的研究

摘要：寡核苷酸是生物医学和生命科学研究中调节基因表达的基本工具，并被开发为基因靶向治疗药物，用于治疗病毒、肿瘤和遗传病。寡核苷酸药物主要包括反义寡核苷酸、小干扰RNA、核酶、脱氧核酶、反基因、CpG寡核苷酸、转录因子诱饵和核酸适配体等。天然的寡核苷酸在体内很容易被降解，特异性低，且有毒副作用。

因此，药物寡核苷酸通常带有特定的修饰基团，如硫代磷酸二酯键、氟代、甲基以及锁核酸等，以增强寡核苷酸在体内的稳定性，提高特异性，并降低其毒副作用。目前，寡核苷酸主要采用化学方法合成，但化学合成的寡核苷酸初产物纯度低，而纯化十分困难。大规模核酸合成仪和纯化设备十分昂贵，因而大量合成和纯化寡核苷酸的成本高昂，大大限制了寡核苷酸药物的研究和应用。

尽管已经涌现了多种多样的核酸扩增和检测方法，但用于扩增寡核苷酸的方法极少，且均不适合大量制备寡核苷酸。一种新的基于热循环的寡核苷酸扩增方法，称为“聚合酶-内切酶扩增反应” (Polymerase-endonuclease amplification reaction, PEAR)，能够使寡核苷酸等小分子核酸在双酶催化下，利用独特的“滑动-切割机制”进行自我复制，并实现指数扩增。

PEAR反应简单、高效、稳定。该方法已成功制备硫代和氟代修饰的寡核苷酸，与化学合成法相比，该技术不依赖于大规模DNA合成仪，降低了生产成本，适合大量生产高纯度的寡核苷酸，将有助于推动寡核苷酸药物的研究和应用。

对于癌症、病毒性感染等疾病，迄今临床上仍缺少理想的特效药物。随着人类及重要模式生物基因组测序的完成，以及功能基因组学及蛋白质组学研究的深入，与疾病相关的分子靶标不断被发现和认识，为基因治疗提供了前提。在过去的几十年里，人工合成的寡核苷酸已经广泛应用于靶向基因治疗的研究，主要包括反义寡核苷酸(Antisense oligonucleotides, ASODN)、小干扰RNA (Small interference RNA, siRNA)、转录因子诱饵(Decoy)、核酶(Ribozyme)、脱氧核酶(DNAzyme)、反基因(Antigene)、CpG寡核苷酸和核酸适配体(Aptamer)等。

其中ASODN和siRNA是最常用的基因调控工具，获得广泛应用，并已被开发为基因治疗药物。目前，寡核苷酸主要采用化学方法合成，其初产品纯度低，难以纯化，大量制备成本十分高昂，大大限制了寡核苷酸药物的研究和应用。本文综述了寡核苷酸药物的类别、作用原理及其特点，指出了寡核苷酸常规化学制备方法存在的问题，并介绍了新型核酸扩增及寡核苷酸制备方法的研究进展。