用于化学和酶合成的治疗性RNA的修饰核苷酸

近年来,RNA被广泛应用于药物和疫苗等的研发之中,RNA在应用研究中遇到的困难可以尝试在合成RNA的过程中加入经过修饰的核苷酸来克服。基于酶合成的方法主要包括体内转录和体外转录,体内转录可以使用工程支架来促进RNA产物环状化,提高RNA的稳定性,相对经济也是其优点之一,而广泛的下游加工则是该方法的弊端;体外转录是目前RNA合成的最常用的方法,需要设计携带特异性噬菌体启动子片段(S6、T3、T7)的DNA模板,以便RNA聚合酶结合和提供转录启始信号,获得的寡核苷酸长度范围大,生产成本相对较低,可重复性强,但由于3′端存在异质性,可能导致产物末端不均匀。该方法中,仅T7 RNA聚合酶可以接受修饰的核苷酸。获得含有核苷酸类似物的短RNA分子的最佳方法是化学合成,常用的是磷酸酰胺固相合成法,主要步骤为脱三苯甲基(使用三氯或二氯乙酸溶液去除DMT基团)、缩合反应(游离的5′-羟基与活化的核苷3′-磷酸酰胺反应形成新的核苷酸间键)、加帽(使用乙酸酐/鲁替丁/N-甲基咪唑混合物将游离的5′-OH转化为乙酰酯)、氧化(不稳定的亚磷酸盐-P(III)氧化为P(V)磷酸)。化学合成可获得任何短RNA(<20 nt)的准确片段,便于引入修饰的核苷酸,但对于合成长RNA(>100 nt)效率低下,设备非常昂贵。核苷酸修饰可以调节RNA的功能,包括调控基因表达,参与一些病理过程或影响RNA的结构。获得含有修饰核苷酸的RNA分子最方便的方法是化学合成,优点是可以在RNA片段的每个位置加入修饰的核苷酸,将较多种类的修饰结合到两条RNA链中。每一种修饰都可以调节RNA的性质,这严格依赖于核苷酸单位内修饰的位置,包括核碱基、磷酸主链、核糖环等。