Противовирусная активность модифицированных олигонуклеотидов в лимфоидных клетках человека, инфицированных ВИЧ‐1

Цель – исследовать способность к проникновению в клетки и антиретровирусные свойства модифицированных олигодезоксири‐бонуклеотидов, направленных на высоко консервативные участки генома ВИЧ‐1. Исследование проводили с использованием модифицированных олигонуклеотидов, содержащих тиофосфатные, фосфорилгуанидиновые или додецильные остатки.
Изучение способности олигонуклеотидов к ингибированию вируса было проведено с использованием модели лимфоидной культуры клеток человека МТ4, инфицированных охарактеризованным высокопродуктивным штаммом ВИЧ‐1, относящимся к геноварианту субтипа А6, широко распространенного на территории Российской Федерации. Оценку проникновения олигонуклеотидов в клетки МТ4 проводили методом конфокальной микроскопии.
Показано, что тиофосфат‐ и додецил‐содержащие олигонуклеотиды способны проникать внутрь клеток без использования каких‐либо дополнительных трансфецирующих агентов. Установлено, что тиофосфатные олигонуклеотиды, трансфецированные в составе дуплекса с додецил‐содержащими производными, локализуются внутри клетки в ядре и ядрышке и способны подавлять репродукцию высокопродуктивного штамма ВИЧ‐1. Для исследованных олигонуклеотидных производных определены 50%‐ная токсичная доза (ТС50) и 50%‐ная ингибирующая концентрация (IC50), значение которой в случае тиофосфатных олигонуклеотидов составило менее 0,5 мкМ.
Полученные данные свидетельствуют о возможности использования исследованных модифицированных олигонуклеотидов в качестве потенциальных противовирусных агентов в отношении ВИЧ‐1.

1. Ожмегова Е.Н., Бобкова М.Р. Лекарственная устойчивость ВИЧ: прежние и современные тенденции // Вопросы вирусологии. 2022. Т. 67. N 3. С. 193–205. https://doi.org/10.36233/0507-4088-113

2. Xun J. et al. Editing out HIV: application of gene editing technology to achieve functional cure // Retrovirology. 2021. V. 18. N 1. P. 39. https://doi.org/10.1186/s12977-021-00581-1

3. splicing with an elongated recognition domain is an optimal candidate for combination HIV-1 gene therapy // Molecular Therapy-Nucleic Acids. 2019. V. 18. P. 815–830. https://doi.org/10.1016/j.omtn.2019.10.011

4. Virgilio A. et al. Novel monomolecular derivatives of the anti-HIV-1 G-quadruplex-forming Hotoda’s aptamer containing inversion of polarity sites // European Journal of Medicinal Chemistry. 2020. V. 208. Article id: 112786. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2020.112786

5. Cena-Diez R. et al. Novel naturally occurring dipeptides and single-stranded oligonucleotide act as entry inhibitors and exhibit a strong synergistic anti-HIV-1 profile // Infectious Diseases and Therapy. 2022. V. 11. N 3. P. 1103–1116. https://doi.org/10.1007/s40121-022-00626-8

6. Torbett B., Goodsell D., Richman D. Targeting the HIV RNA Genome: High-Hanging Fruit Only Needs a Longer Ladder // Current Topics in Microbiology and Immunology. 2015. V. 389. P. 147–169. https://doi.org/10.1007/82_2015_434

7. Virgilio A. et al. Novel monomolecular derivatives of the anti-HIV-1 G-quadruplex-forming Hotoda’s aptamer containing inversion of polarity sites // European Journal of Medicinal Chemistry. 2020. V. 208. Article id: 112786.https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2020.112786

8. Пашков Е.А., Пак А.В., Пашков Е.П., Быков А.С., Буданова Е.В., Поддубиков А.В., Свитич О.А., Зверев В.В. Перспектива применения препаратов на основе явления РНК-интерференции против ВИЧ-инфекции // Вопросы вирусологии. 2022. Т. 67. N 4. С. 278–289. https://doi.org/10.36233/0507-4088-124

9. Lj R. A simple method of estimating fifty per cent endpoints // Am J Hyg. 1938. V. 27. P. 493–495. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a118408

10. Markov O.V. et al. Transport Oligonucleotides—A Novel System for Intracellular Delivery of Antisense Therapeutics // Molecules. 2020. V. 25. N 16. Article id: 3663. https://doi.org/10.3390/molecules25163663

11. Kupryushkin M.S., Pyshnyi D.V., Stetsenko D.A. Phosphoryl guanidines: a new type of nucleic acid analogues // Acta Naturae. 2014. V. 6. N 4 (23). P. 116–118. https://doi.org/10.32607/20758251-2014-6-4-116-118

12. Lomzov A.A. et al. Diastereomers of a monosubstituted phosphoryl guanidine trideoxyribonucleotide: isolation and properties // Biochemical and biophysical research communications. 2019. V. 513. N 4. P. 807–811. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.04.024

13. Crooke S.T. et al. The interaction of phosphorothioatecontaining RNA targeted drugs with proteins is a critical determinant of the therapeutic effects of these agents // Journal of the American Chemical Society. 2020. V. 142. N 35. P. 14754–14771. https://doi.org/10.1021/jacs.0c04928

14. Crooke S.T., Vickers T.A., Liang X. Phosphorothioate modified oligonucleotide–protein interactions // Nucleic acids research. 2020. V. 48. N 10. P. 5235–5253. https://doi.org/10.1093/nar/gkaa299

15. Juliano R.L. The delivery of therapeutic oligonucleotides // Nucleic acids research. 2016. V. 44. N 14. P. 6518–6548. https://doi.org/10.1093/nar/gkw236

16. Graham M.J. et al. In vivo distribution and metabolism of a phosphorothioate oligonucleotide within rat liver after intravenous administration // Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 1998. V. 286. N 1. P. 447–458.

17. Crooke S.T. et al. Cellular uptake and trafficking of antisense oligonucleotides // Nature biotechnology. 2017. V. 35. N 3. P. 230–237. https://doi.org/10.1038/nbt.3779

18. Iversen P.L. et al. Cellular uptake and subcellular distribution of phosphorothioate oligonucleotides into cultured cells // Antisense research and development. 1992. V. 2. N 3. P. 211–222.

19. Lorenz P. et al. Nucleocytoplasmic shuttling: a novel in vivo property of antisense phosphorothioate oligodeoxynucleotides // Nucleic Acids Research. 2000. V. 28. N 2. P. 582–592. https://doi.org/10.1093/nar/28.2.582

20. Turner J.J., Arzumanov A.A., Gait M.J. Synthesis, cellular uptake and HIV-1 Tat-dependent trans-activation inhibition activity of oligonucleotide analogues disulphide-conjugated to cell-penetrating peptides // Nucleic acids research. 2005. V. 33. N 1. P. 27–42. https://doi.org/10.1093/nar/gki142

21. Takahashi M. et al. Dual mechanisms of action of selfdelivering, anti-HIV-1 FANA oligonucleotides as a potential new approach to HIV therapy // Molecular Therapy-Nucleic Acids. 2019. V. 17. P. 615–625. https://doi.org/10.1016/j.omtn.2019.07.001

22. Zhou J., Satheesan S., Li H., Weinberg M.S., Morris K.V., Burnett J.C., Rossi J.J. Cell-Specific RNA Aptamer against Human CCR5 Specifically Targets HIV-1 Susceptible Cells and Inhibits HIV-1 Infectivity // Chemistry & Biology. 2015. V. 22. N 3. P. 379–390. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2015.01.005