A humán genom feltérképezésével merült fel a lehetősége annak, hogy az RNS-molekulák és az azokhoz kapcsolódó vegyületek akár közvetlen gyógyászati alkalmazást nyerhetnek. A kémiai biológiai alkalmazásokban felbukkanó antiszensz oligonukleotidok (Dhuri és mtsai, 2020) vagy a CRISPR génszerkesztési eljárás (Ran és mtsai, 2013) jó példa az RNS közvetlen manipulációjára, azonban ezeknek az eszközöknek az alkalmazása klinikai körülmények között számos problémát vet fel, legyen elég itt elsősorban a hatás helyére juttatás és a potenciális mellékhatások problémájára utalnunk. Az elmúlt évtizedben azonban egy új és reményeink szerint könnyebben transzlálható megközelítés is esélyekkel kecsegtet, amelynek során az RNS-t célpontnak tekintve kísérelnek meg ahhoz kötődő hagyományos kismolekulás gyógyszerjelölteket azonosítani (Childs-Disney és mtsai, 2022). Ezek az elképzelések nem példa nélküliek, hiszen például a sztreptomicin antibiotikum esetében már évtizedekkel ezelőtt a bakteriális riboszómafehérje-RNS komplexét azonosították célpontként. Az RNS kismolekulákkal történő célzásához mindenekelőtt az RNS szerkezetét szükséges részletesebben is tanulmányozni. Erre napjainkban több kísérleti és számításos kémiai megközelítést használnak. A kísérleti módszerek között elsősorban a röntgenkrisztallográfiát és a krio-elektronmikroszkópiát érdemes említeni, amelyek segítségével atomi felbontású szerkezetet kaphatunk. Ugyanakkor viszont a számításos kémiai módszerekkel (pl. molekuladinamikai szimulációkkal) támogatott NMR-spektroszkópia ugyancsak fontos szerkezetvizsgálati lehetőséget jelent, ráadásul a módszer segítségével az RNS-molekulák szerkezeti dinamikájáról is képet kaphatunk. Az elméleti módszerek nagy többsége az RNS-szekvenciából kiindulva – olykor kísérleti adatokból származó peremfeltételeket is figyelembe véve – építik fel az RNS 3 dimenziós szerkezetét. A legnagyobb kihívást azonban az RNS-molekulák feltekeredésének modellezése okozza, erre napjaink algoritmusai még csak korlátok között alkalmasak. Márpedig a harmadlagos szerkezet mellett az RNS negyedleges szerkezete is fontos szerepet játszik az RNS-kötő molekulák tervezése során.

 

Bár az RNS-kötő vegyületek kutatása az elmúlt évtizedben jelentősen bővült, eddig egyetlen vegyület jutott el az engedélyezésig, ez a riszdiplám (Ratni és mtsai, 2018), amelyet spinális izomatrófiában használnak. A vegyület az SMN2 pre-mRNS exon 7-intronjához kötődik és a splicing-gépezet kötődésének stabilizálásával elősegíti az exonok beépülését. A riszdiplám felfedezése ugyanakkor azon viszonylag ritka esetek egyike, amikor az RNS-kötő kémiai kiindulási pontot nagy áteresztőképességű teszteléssel sikerült azonosítani. Ennek eredményeképpen jutottak ugyanis a program kiindulópontját jelentő kumarinszármazékhoz (3.6.2. ábra).

 

A találat korai optimalizálása a vázszerkezet vizsgálatával kezdődött, amelynek során három különböző vázat kumarinokat, izokumarinokat és piridopirimidininonokat teszteltek (Ratni és mtsai, 2018). Az egyes vázak esetében a szerkezet–hatás összefüggések felderítése céljából szisztematikusan vizsgálták az R1 és R2 szubsztituensek szerepét. A kumarin- és izokumarinvázak esetében a fejlesztést a mutagén potenciál, az in vitro fototoxicitásra való hajlam, valamint a gyenge in vitro humán plazma és kémiai stabilitás akadályozta. A piridopirimidininon-váz optimalizálása során megállapították, hogy az R1 pozícióban egy bázikus N-atom, míg az R2 pozícióban egy H-kötés-akceptor jelenléte szükséges a hatékonysághoz. Így jutottak a vezérmolekula kiválasztásához, amelyet azonban a P-gp transzporter hatékonyan tudott kipumpálni a sejtekből. Az optimalizálás következő szakaszában a lipofilitás racionális optimalizálásán keresztül végül sikerült a hatékonyságot és az efflux traszporttulajdonságokat kiegyensúlyozni, így jutottak az RG7800 vegyülethez, amely klinikai fejlesztésbe került (Woll és mtsai, 2016). A fejlesztést azonban a folytatódó hosszú távú krónikus preklinikai toxikológiai vizsgálatokban nagy dózisban talált retinatoxicitás miatt elővigyázatosságból leállították. Az előnyösnek mutatkozó piridopirimidininon vázat megtartva az R1 és R2 szubsztituensek további optimalizálása következett. Ennek során két stratégiát követtek, egyrészt igyekeztek olyan R2 szubsztituenst találni, amellyel a vegyültet hatékonysága tovább javítható és így a terápiás ablak az esetleges mellékhatásokkal szemben jelentősen növelhető. Másfelől, az R1 szubsztituens optimalizálása során arra törekedtek, hogy a hatékonysághoz szükséges lehető legalacsonyabb bázicitást alkalmazzák, amivel a vegyület specificitását kívánták javítani. Az R1 optimalizálásánál fontos szempont volt továbbá, hogy olyan jó agyi penetrációval és előnyös szöveti eloszlással rendelkező vegyülethez jussanak, amelynek nincs jelentős perifériás metabolitja, amit a lipofilitás ismételt optimalizálásával valósítottak meg. Ezeknek az erőfeszítéseknek köszönhetően jutottak a R2-ben az imidazopiridazin szubsztituenshez, R1-ben pedig az ábrán látható spirociklusos piperazinszármazékhoz. Az így optimalizált vegyület a riszdiplám, ami 2020-ban került forgalomba. Bár az elmúlt években további, RNS-támadáspontú gyógyszerek nem kerültek forgalomba, ez a megközelítés a jövőben várhatóan nagy teret kaphat majd az új hatásmechanizmussal rendelkező gyógyszerek fejlesztésében.