コレステロール官能化DNA/RNAヘテロドゥプレクスは、血液脳関門を通過し、げっ歯類のCNSで遺伝子をノックダウンする

体系的に投与されたアンチセンスオリゴヌクレオチド（ASOS）を使用した中枢神経系（CNS）における内因性遺伝子発現の調節を達成することは、神経疾患のASOベースの治療法の開発を促進することです。マウスおよびラットの皮下投与後、RNA鎖の5 '末端にコレステロールまたはα-トコフェロールに結合したDNA/RNAヘテロドゥプレックスオリゴヌクレオチド（HDOS）がCNSに到達することを実証します。HDOは脳、脊髄、末梢組織全体に分布し、CNSで4つの標的遺伝子の発現を最大90％抑制しますが、コレステロールに結合した一本鎖ASOSは活性が限られています。遺伝子ノックダウンは、主要なCNS細胞タイプで観察され、ニューロンおよびミクログリア細胞で最大でした。血小板減少症や局所脳壊死などの副作用は、皮下送達を使用するか、静脈内注射を分割することにより制限されました。血液脳関門をより効果的に通過することにより、コレステロール結合HDOは、髄腔内投与を必要とせずにCNSを標的とするASOSの限られた有効性を克服することができます。

Achieving regulation of endogenous gene expression in the central nervous system (CNS) with antisense oligonucleotides (ASOs) administered systemically would facilitate the development of ASO-based therapies for neurological diseases. We demonstrate that DNA/RNA heteroduplex oligonucleotides (HDOs) conjugated to cholesterol or α-tocopherol at the 5' end of the RNA strand reach the CNS after subcutaneous or intravenous administration in mice and rats. The HDOs distribute throughout the brain, spinal cord and peripheral tissues and suppress the expression of four target genes by up to 90% in the CNS, whereas single-stranded ASOs conjugated to cholesterol have limited activity. Gene knockdown was observed in major CNS cell types and was greatest in neurons and microglial cells. Side effects, such as thrombocytopenia and focal brain necrosis, were limited by using subcutaneous delivery or by dividing intravenous injections. By crossing the blood-brain barrier more effectively, cholesterol-conjugated HDOs may overcome the limited efficacy of ASOs targeting the CNS without requiring intrathecal administration.