أوليغوديوكسينوكليوتيد CpG

تُعدّ قليل النوكليوتيدات CpG (أو CpG ODN ) جزيئات DNA اصطناعية قصيرة أحادية السلسلة ، تحتوي على ديوكسي نيوكليوتيد سيتوزين ثلاثي الفوسفات ("C") متبوعًا بديوكسي نيوكليوتيد غوانين ثلاثي الفوسفات ("G"). يشير الحرف "p" إلى الرابطة الفوسفودايسترية بين النوكليوتيدات المتتالية، مع العلم أن بعض قليل النوكليوتيدات CpG ODN يحتوي على هيكل فوسفوروثيوات (PS) مُعدّل. عندما تكون هذه الأنماط CpG غير مثيلة ، فإنها تعمل كمحفزات مناعية . ^{[ 1 ]} تُعتبر أنماط CpG أنماطًا جزيئية مرتبطة بمسببات الأمراض ( PAMPs ) نظرًا لوفرتها في الجينومات الميكروبية وندرتها في جينومات الفقاريات. ^{[ 2 ]} يتم التعرف على نمط CpG PAMP بواسطة مستقبل التعرف على الأنماط ( PRR ) Toll-Like Receptor 9 ( TLR9 )، والذي يتم التعبير عنه بشكل دائم فقط في الخلايا البائية والخلايا التغصنية البلازمية (pDCs) لدى البشر والرئيسيات العليا الأخرى. ^{[ 3 ]}

منذ عام 1893، عُرف أن سم كولي ، وهو مزيج من مستخلصات الخلايا البكتيرية، يمتلك خصائص محفزة للمناعة قد تُقلل من تطور بعض أنواع السرطان ، ^{[ 4 ]} ولكن لم يتم تحديد الحمض النووي البكتيري تحديدًا كمكون أساسي في المستخلصات يُثير الاستجابة المناعية إلا في عام 1983 على يد توكوناغا وآخرون. ^{[ 5 ]} ثم، في عام 1995، أثبت كريغ وآخرون أن وحدة CpG داخل الحمض النووي البكتيري هي المسؤولة عن التأثيرات المحفزة للمناعة، وقاموا بتطوير CpG ODN اصطناعي. ^{[ 6 ]} ومنذ ذلك الحين، أصبحت CpG ODN الاصطناعية محورًا لبحوث مكثفة نظرًا للاستجابة الالتهابية من النوع الأول التي تُثيرها واستخدامها الناجح كمواد مساعدة في اللقاحات .

تختلف جزيئات CpG ODN الاصطناعية عن الحمض النووي الميكروبي في احتوائها على هيكل أساسي مُفَسْفَر ثيوي (PS) جزئيًا أو كليًا، بدلًا من الهيكل الأساسي الفوسفودايستري التقليدي، وذيل بولي G في الطرف 3' أو الطرف 5' أو كليهما. يحمي تعديل PS جزيء ODN من التحلل بواسطة النيوكليازات مثل DNase في الجسم، بينما يُعزز ذيل بولي G امتصاصه الخلوي. ^{[ 7 ]} تُشكل ذيول بولي G رباعيات بين الجزيئات، مما ينتج عنه تجمعات ذات وزن جزيئي عالٍ. هذه التجمعات هي المسؤولة عن زيادة النشاط الذي تُضفيه متتالية بولي G، وليس المتتالية نفسها. ^{[ 8 ]} وقد ثبت أن العديد من المتتاليات تُحفز TLR9 مع اختلافات في عدد وموقع ثنائيات CpG، بالإضافة إلى متتاليات القواعد الدقيقة المحيطة بثنائيات CpG. أدى ذلك إلى إنشاء خمس فئات أو تصنيفات غير رسمية لجزيئات CpG ODN بناءً على متتاليةها، وبنيتها الثانوية، وتأثيرها على خلايا الدم أحادية النواة الطرفية البشرية ( PBMCs ). تُصنَّف هذه السلاسل إلى خمس فئات: الفئة أ (النوع د)، والفئة ب (النوع ك)، والفئة ج، والفئة ب. ^{[ 9 ]} خلال عملية الاكتشاف، لم تُحدَّد هذه "الفئات" إلا لاحقًا، عندما اتضح أن سلاسل الحمض النووي قليلة النوكليوتيدات (ODN) ذات خصائص معينة تُثير استجابات محددة. ولهذا السبب، تستخدم معظم سلاسل الحمض النووي قليلة النوكليوتيدات المذكورة في الأدبيات أرقامًا (مثل: ODN 2006، وODN 2007، وODN 2216، وODN D35، وODN K3، إلخ). هذه الأرقام اعتباطية، وهي نتاج اختبار أعداد كبيرة من سلاسل الحمض النووي قليلة النوكليوتيدات مع اختلافات طفيفة في محاولات إيجاد التسلسل الأمثل. إضافةً إلى ذلك، تُطلق بعض الأبحاث أسماءً مختلفة على سلاسل الحمض النووي قليلة النوكليوتيدات التي سبق وصفها، مما يزيد من تعقيد اصطلاح التسمية.

وُصفت إحدى أوائل جزيئات الأوليغونوكليوتيدات من الفئة أ، وهي ODN 2216، في عام 2001 من قِبل كروغ وآخرون ^{[ 10 ]} . وقد تميزت هذه الفئة من جزيئات الأوليغونوكليوتيدات عن الفئة ب من جزيئات الأوليغونوكليوتيدات التي وُصفت سابقًا (أي ODN 2006) بقدرتها على تحفيز إنتاج كميات كبيرة من الإنترفيرونات من النوع الأول ، وأهمها إنترفيرون ألفا (IFNα)، كما حثّت على نضوج الخلايا التغصنية البلازمية. وتُعد جزيئات الأوليغونوكليوتيدات من الفئة أ أيضًا منشطات قوية للخلايا القاتلة الطبيعية (NK) من خلال إشارات السيتوكينات غير المباشرة .

السمات الهيكلية التي تحدد فئة ODN أ:

• وجود تسلسل متعدد الجوانين في الطرف 5' أو الطرف 3' أو كليهما
• تسلسل متناظر داخلي
• ثنائيات النوكليوتيدات GC الموجودة داخل التناظر الداخلي
• هيكل أساسي معدل جزئيًا بواسطة PS

تحتوي جزيئات الحمض النووي قليلة النوكليوتيدات من الفئة A عادةً على 7 إلى 10 قواعد معدلة بالفوسفاتيديل سيرين في أحد طرفيها أو كليهما، مما يقاوم التحلل بواسطة النيوكليازات ويزيد من عمر الجزيء. تحدد القواعد المذكورة أعلاه الفئة بدقة، ولكن من الممكن وجود تباين في التسلسل ضمن هذه "القواعد". تجدر الإشارة أيضًا إلى أن التغييرات في التسلسل ستؤثر على قوة الاستجابة. على سبيل المثال، يمكن أن يتراوح طول التسلسل المتناظر الداخلي بين 4 و8 أزواج من القواعد، ويختلف ترتيب القواعد، ومع ذلك، وُجد أن النمط 5'- Pu Pu CG Pu Py CG Py Py-3' هو الأكثر نشاطًا عند مقارنته بالعديد من التسلسلات الأخرى. يمكن أن يختلف طول ذيل البولي غوانين الموجود في أي من طرفي شريط الحمض النووي، بل وحتى عدده (يحتوي النوع D على تسلسل بولي غوانين فقط في الطرف 3')، ولكن وجوده ضروري لنشاط الجزيء.

كان كريج وزملاؤه أول من وصف جزيئات الأوليغونوكليوتيدات من الفئة ب في عام 1995. ^{[ 6 ]} تُعدّ جزيئات الأوليغونوكليوتيدات من الفئة ب (مثل ODN 2007) محفزات قوية لنضوج الخلايا البائية والخلايا الوحيدة البشرية. كما أنها تحفز نضوج الخلايا التغصنية البلازمية، ولكن بدرجة أقل من جزيئات الأوليغونوكليوتيدات من الفئة أ، وبكميات ضئيلة جدًا من الإنترفيرون ألفا.

السمات الهيكلية التي تحدد فئة ODN B:

• نمط واحد أو أكثر من أنماط CpG السداسية 5'-Pu Py CG Py Pu-3'
• هيكل أساسي مُفَسْفَرْوثيواتي بالكامل (مُعدَّل بـ PS)
• يتراوح طولها عموماً بين 18 و 28 نيوكليوتيد

تحتوي أقوى جزيئات الحمض النووي قليلة النوكليوتيدات في هذه الفئة على ثلاث متواليات سداسية. ^{[ 11 ]} وقد خضعت جزيئات الحمض النووي قليلة النوكليوتيدات من النوع B لدراسات مكثفة كعوامل علاجية نظرًا لقدرتها على تحفيز استجابة مناعية خلطية قوية، مما يجعلها مثالية كعامل مساعد في اللقاحات .