Ciertos oligonucleótidos del tipo fosfodiester, sin modificaciones ulteriores, como los que ocurren en la naturaleza, han sido usados como drogas anti-sentido tanto in vitro como in vivo. Sin embargo, estos son muy sensibles a las núcleasas presentes en los fluidos biológicos, lo que limita su potencial terapéutico. Por ello, se han estudiado una serie de análogos modificados del esqueleto fosfodiester que incrementan la estabilidad de los oligonucleótidos. Entre estas modificaciones destacan los oligonucleótidos fosforotioatos (PS) y los oligonucleótidos metil fosfonates (MP), en los cuales uno de los átomos de oxigeno que no forman enlaces, son sustituidos por un grupo sulfuro o metilo, respectivamente.

Los oligonucleótidos PS han sido usados para inhibir la traducción de mARN de células mamíferas en cultivo. Los genes que han sido atacados incluyen bcl-2, IL- 1, ICAM-1, cmyc, c-myb, c-mos, receptor de factor de crecimiento nervioso, receptor IL-1, IL-2b, TGF-l y retinoblastoma-1. Los oligonucleótidos PS, además de ser resistentes a las núcleasas, son substratos de la ARNasa H, lo cual constituye una ventaja para su función, como se explicó con anterioridad, y además pueden formar complejos con el mARN blanco a 37ºC. Por esta razón, estos han sido estudiados a nivel de modelos animales, y este tipo de drogas podrían ser de utilidad en un futuro cercano para el tratamiento de infecciones virales.

Por otro lado, los oligonucleótidos MP debido a su baja solubilidad, han sido menos exitosos. Sin embargo, se ha demostrado que actúan de forma secuencia-especifica contra el virus del herpes y suprimen la traducción de un alelo mutado Ha-ras en fibroblastos NIH 3T3 transformados con ras, sin alterar el alelo silvestre. También han sido usados para disminuir la traducción de c-myc en un modelo animal.

La tecnología anti-sentido, a pesar de ser exitosa en muchos casos, ha demostrado ser altamente variable en su efectividad. Las causas se derivan probablemente de dos fuentes principales: En primer lugar, para que un oligonucleótido anti-sentido se una a su secuencia blanco, debe ser capaz primero de encontrar una secuencia accesible. La accesibilidad de la secuencia blanco es al menos en parte función de la estructura física del mARN, la cual a su vez esta determinada por la composición interna de bases y las proteínas de la célula asociadas al ARN. Dado que es casi imposible predecir la estructura secundaria in vivo del ARN, el éxito de la tecnología anti-sentido es en parte un asunto de "suerte". El otro gran obstáculo para el uso de oligonucleótidos anti-sentido, al igual que sucede con los oligonucleótidos formadores de triplex, es la habilidad de transportarlos al interior celular, de forma que puedan interactuar con la secuencia blanco. Los oligonucleótidos y sus derivados, son poli-aniones y como tales tienen poca o ninguna capacidad de difundir a través de las membranas plasmáticas, y son absorbidos por las células sólo a través de mecanismos dependientes de energía. Se piensa que la endocitosis mediada por receptores es el principal mecanismo de transporte de oligonucleótidos al interior celular. Cómo se discutió anteriormente, en el caso de los oligonucleótidos formadores de triplex, se han venido explorando una gran variedad de estrategias para solventar los problemas de absorción celular de estos compuestos, e incrementar la tasa a la cual atraviesan la membrana endosomal. Estas estrategias incluyen: el acoplamiento de oligonucleótidos a poli-cationes tales como la polilisina, el uso de conjugados ADN-transferrina/polilisina en presencia de la cápside de un adenovirus de replicación deficiente, la conjugación con péptidos fusogénicos, el uso de receptores específicos como el del folato o de la transferrina, la conjugación a colesterol, y la más exitosa que es la conjugación a lípidos cationicos. Una interesante opción es utilizar el rARN como vehículo para transportar otras actividades biológicas, tales como el ARN anti-sentido²⁶. Dado que el rARN es el ARN más abundante y estable en la célula, y que entra en contacto con todos los mARN que han sido traducidos, constituiría el vehículo ideal para favorecer la actividad de un ARN anti-sentido.