Beim Antisense-Verfahren werden Antisense-Oligonukleotide (kurze einzelsträngige nicht-codierende Ribonukleinsäuren) in die Zelle zumeist durch Liposome (aus häufig Phospholipiden bestehende Vesikel) eingeschleust. Diese Methode ermöglicht den effektiven Abbau der mRNA innerhalb kurzer Zeit und beeinflusst damit die Proteinsynthese. Die Einführung von Antisense-RNA in den Zellkern erfolgt effektiv mittels Vektoren, wie modifizierten Plasmiden eines Bakteriums, was die kontinuierliche Synthese der Antisense-RNA ermöglicht.

Mechanismus der Wirkung

• Hybridisierung: Antisense-Oligonukleotide binden spezifisch durch Wasserstoffbrücken an die komplementäre prä-mRNA, wodurch die mRNA-Translation beeinflusst wird.
• Ribonuklease H-vermittelte Degradation: Die Bindung aktiviert Ribonuklease H, die die prä-mRNA zerschneidet, was zum Funktionsverlust der mRNA führt.
• Sterische Hinderung: Die Bindung des Antisense-Oligonukleotids kann auch die Anlagerung zellulärer Proteine, insbesondere von Ribosomen, verhindern und somit die Proteinbiosynthese blockieren.
• Einfluss auf das Spleißen: Das Antisense-Oligonukleotid kann auch das Spleißen der RNA beeinflussen, was zu alternativen Splice-Varianten führt, die entweder funktionelle oder dysfunktionale Proteine produzieren können.

Nebenwirkungen und Risiken

• Immunreaktionen: Das Immunsystem kann gelegentlich auf die Einführung der Oligonukleotide reagieren.
• Off-Target-Effekte: Die Antisense-Oligonukleotide können an nicht zielgerichtete mRNA binden und unerwünschte genetische Regulation auslösen.
• Toxizität: Hohe Dosen oder fehlerhafte Formulierungen können toxische Wirkungen haben.

Therapie

Das Verfahren wird therapeutisch genutzt, beispielsweise seit 2017 in Deutschland zur Behandlung der spinalen Muskelatrophie (SMA), indem es gezielt auf das Spleißen einwirkt. In den USA findet das Verfahren auch bei einigen Formen der Muskeldystrophie Typ Duchenne Anwendung. 2019 wurde das Verfahren in den USA auch zur Therapie der spinalen Muskelatrophie zugelassen, indem es durch gezieltes Einschleusen eines neuen Gens das Fehlen eines essentiellen Proteins kompensiert.