Beim Antisense-Verfahren werden Antisense-Oligonukleotide (kurze einzelsträngige non-codierende Ribonukleinsäuren) in die Zelle zumeist durch Liposome (aus häufig Phospholipiden bestehende Vesikel (Bläschen)) eingeschleust. Dabei erfolgt der Abbau der mRNA innerhalb kurzer Zeit.

Eine Zellkerneinschleusung eines für die mRNA-codierenden Gens mittels Vektoren (modifiziertes Plasmid (DNA-Ring) eines Bakteriums) ist am effektivsten – die Synthese der Antisense-RNA erfolgt so kontinuierlich.

Die eigentliche Virus-DNA wurde dabei so modifiziert, dass es weder zur Replikation (Vervielfältigung) noch zur Transkription (Synthese von RNA anhand einer DNA als Vorlage) der Virusgene kommt.

Durch Bildung von Wasserstoffbrücken bindet das Antisense-Oligonukleotid an die komplementäre (prä)-mRNA.

Es kann zum Auftreten dreier Szenarien kommen:

1. Das hinzugefügte Antisense-Oligonukleotid ist Ribonuklease H vermittelt. In diesem Fall wird die (prä)-mRNA zerschnitten (d. h. Degradation -> Funktionsverlust der mRNA). Eine Translation der mRNA zum Protein unterbleibt damit.
2. Nach Binden an der mRNA kommt es zu einer sog. sterischen Hinderung. D. h. Anlagerung zellulärer Proteine – vor allem Ribosomen – ist damit nicht mehr möglich. Die Translation hin zum Protein ist damit ebenfalls nicht möglich.
3. Einfluss auf das Spleißen (Modifikationsprozess durch sog. Spliceosom (Konstrukt aus fünf verschiedenen non-codierenden RNAs namens snRNA, an welchen jeweils Proteine gebunden sind) als Teil der RNA-Prozessierung ((prä)-mRNA zu mRNA).
   Hierbei werden sog. alternative (z. B. Intron wird nicht gespleißt oder Exon wird gespleißt) Spleißmechanismen umgangen.
   Beim alternativen Splicing können unter anderem Exons herausgeschnitten werden (= Exon skipping; Exons werden normalerweise in der mRNA belassen).
   Besagte Fehlmechanismen können zur letztlichen Translation eines funktionsunfähigen Proteins führen.
   Das Antisense-Oligonukleotid verhindert, dass es zu einer Entfernung des für die Funktion des Proteins wesentlichen Exons kommt.
   In anderen Fällen zur teilweisen Behebung von Rasterschubmutationen (Deletion oder Insertion, sodass die DNA von da an grundlegend andere Basentripletts hat, was die Struktur des Proteins erheblich verändert) kann die antisense-RNA auch das Herausschneiden bestimmter sonst nicht gespleißter RNA-Abschnitte herbeiführen. Trotz somit diskret verkürzten Proteins ist vom Entfernungsort an das Leserraster der mRNA in einen nicht pathologischen Zustand „zurückgesetzt“ worden.

Therapie

Eine Verwendung des Verfahrens existiert seit 2017 in Deutschland zur Therapie der spinalen Muskelatrophie (SMA), wobei auf das Spleißen eingewirkt wird.

In den USA findet das Verfahren ebenfalls Verwendung (auch mit Spleißeinwirkung) bei einigen Formen der Muskeldystrophie Typ Duchenne.

Der Vollständigkeit halber wird abgrenzend auf das Verfahren des Einschleusens eines Neu-Gens eingegangen: Mittels eines Vektors wird ein nicht in der DNA vorkommendes Gen in den Zellkern der Zelle eingeschleust. Dieses kodiert zumeist für ein Protein, in dessen Gen beim Patienten eine Mutation vorlag und die „gewünschte“ Funktion nicht erfüllen konnte.   
2019 wurde dieses Verfahren in den USA zur Therapie der spinalen Muskelatrophie zugelassen.