Las terapias con oligonucleótidos están surgiendo como una poderosa plataforma para modular la expresión genética en una variedad de enfermedades y aplicaciones. Sin embargo, su compleja síntesis química, las preocupaciones sobre la estabilidad y la pureza y el costo han limitado su desarrollo y uso. Obexer y colegas del Instituto de Biotecnología de Manchester, en Reino Unido, revisaron los avances recientes en la síntesis química y enzimática de oligonucleótidos que prometen transformar el panorama de fabricación y permitir una gama más amplia de aplicaciones terapéuticas.
En los últimos años se ha invertido en oligonucleótidos terapéuticos como una modalidad farmacológica que tiene el potencial de tratar muchas enfermedades, incluidas aquellas que antes se consideraban no farmacológicas. Las terapias aprobadas se limitaron inicialmente al tratamiento de trastornos raros. Sin embargo, la reciente aprobación de inclisiran como tratamiento para reducir el colesterol en pacientes con enfermedad cardiovascular aterosclerótica, una de las principales causas de mortalidad en todo el mundo, marca un punto de inflexión en este campo. El creciente número de terapias crea un desafío de fabricación porque los métodos tradicionales de síntesis de oligonucleótidos están limitados por su escalabilidad y sostenibilidad. Los métodos sintéticos suelen utilizar química de fosforamidita en fase sólida que implica pasos iterativos de acoplamiento, protección, oxidación y desprotección para extender las secuencias de nucleótidos. El uso de soportes sólidos restringe la síntesis a lotes de <10 kg de producto oligomérico, y el proceso utiliza volúmenes considerables de acetonitrilo (~1000 kg por kg de oligonucleótido). Debido a las limitaciones de los métodos existentes, las terapias basadas en ARN que están actualmente en el mercado generalmente se administran con una pureza de aproximadamente el 90 % y, en el caso de secuencias modificadas con fosforotioato, como mezclas complejas de estereoisómeros.
El rápido progreso en la ingeniería de procesos y la síntesis química y biocatalítica está conduciendo a mejoras en la sostenibilidad, escalabilidad y estereocontrol de la producción de oligonucleótidos. El desarrollo de nuevas tecnologías de separación basadas en nanofiltración de disolventes orgánicos y soportes solubles ha permitido una química de fosforamidita en fase líquida que ofrece mejoras en la escalabilidad del proceso. Los métodos químicos que aprovechan auxiliares quirales o catalizadores quirales han proporcionado acceso a oligonucleótidos estereodefinidos. El reciente desarrollo de una plataforma de síntesis eficiente basada en P(V) permite el acceso a una variedad de estructuras principales de fosfato modificadas y alivia varios desafíos asociados con métodos de P(III) más establecidos. También se están explorando intensamente estrategias biocatalíticas que podrían proporcionar una alternativa más sostenible a los métodos químicos tradicionales.
A pesar del impresionante ritmo de los avances en este campo, se necesitan más innovaciones para transformar la sostenibilidad y viabilidad de la fabricación de oligonucleótidos. Será necesario un enfoque colaborativo entre químicos, biólogos e ingenieros de la industria y el mundo académico para reunir los aspectos beneficiosos de los avances tecnológicos individuales. Por ejemplo, existen oportunidades para combinar nuevas químicas basadas en P(V) con soportes solubles y tecnologías de filtración por membrana para mejorar la escalabilidad del proceso y facilitar el aislamiento del producto. Para que los enfoques biocatalíticos alcancen su gran potencial, las enzimas deben diseñarse de manera que puedan operar eficientemente en una amplia gama de sustratos modificados en condiciones viables para el proceso. La fabricación de oligonucleótidos a gran escala también requerirá una cadena de suministro segura y de bajo costo para los componentes básicos necesarios, y se necesitan métodos eficientes y escalables para producir monómeros de nucleótidos. En última instancia, para que los oligonucleótidos alcancen su enorme potencial terapéutico, se necesita una cartera integrada de métodos sintéticos y tecnologías de fabricación para garantizar que estemos bien equipados para ofrecer la amplia variedad de productos de oligonucleótidos complejos que están progresando a través de la línea farmacéutica.
Los oligonucleótidos terapéuticos son una potente modalidad farmacológica con potencial para tratar muchas enfermedades. El número cada vez mayor de terapias que han sido aprobadas y que se encuentran en ensayos clínicos avanzados impondrá exigencias sin precedentes a nuestra capacidad para fabricar oligonucleótidos a escala.
R. OBEXER et al. Modern approaches to therapeutic oligonucleotide manufacturing. SCIENCE, 12 Apr 2024, Vol 384, Issue 6692, DOI: 10.1126/science.adl4015.
