基因療法是當(dāng)今最前沿的技術(shù)之一，在治療腫瘤、遺傳性疾病、代謝疾病，預(yù)防性傳染病等方面不斷取得突破性進(jìn)展。其中，小核酸藥物是目前發(fā)展最為迅猛的基因療法之一，正在成為新藥研發(fā)第三次浪潮中的佼佼者。
小核酸藥物簡(jiǎn)介
小核酸藥物主要包括反義寡核苷酸 (ASO)、小干擾RNA (siRNA)、微小RNA (miRNA)、小激活RNA (saRNA)、信使RNA (mRNA)、RNA適配 (Aptamer)等。
核酸藥物分類[1]
反義寡核苷酸 (ASO) 技術(shù)原理：ASO 分子量較小 (約 18-30 個(gè)核苷酸)，是合成的單鏈核酸聚合物，可通過(guò)多種機(jī)制調(diào)節(jié)基因表達(dá)。ASO 調(diào)控基因表達(dá)的途徑有3種：第1種：ASO 與 mRNA 結(jié)合后，形成空間位阻，使 mRNA 不能再進(jìn)入核糖體進(jìn)行蛋白質(zhì)翻譯，使得這種 mRNA 所攜帶的基因信息表達(dá)下調(diào)。第二種：ASO 通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)，與靶標(biāo) mRNA 結(jié)合后，招募 RNA 酶將 mRNA 降解，同樣使得基因表達(dá)下調(diào)。第三種：主要是針對(duì) pre-mRNA 在形成 mRNA 的過(guò)程中，ASO 結(jié)合于 Pre-mRNA 的某個(gè)外顯子區(qū)域，使得這段外顯子被剪切掉，在最終生成的 mRNA 中不包含這段外顯子。
ASO作用機(jī)制[2]
RNA干擾 (RNA interfering; RNAi) 技術(shù)原理：反義 RNA 與靶基因的 mRNA 以堿基互補(bǔ)配對(duì)的形式結(jié)合而導(dǎo)致的序列特異性基因沉默現(xiàn)象。長(zhǎng)鏈雙 RNA (dsRNA) 被剪切為siRNA (小干擾 RNA) 后，與蛋白質(zhì)結(jié)合形成 siRNA 誘導(dǎo)干擾復(fù)合體 (RISC)，RISC再與互補(bǔ)的 mRNA (信使 RNA) 結(jié)合，使靶基因 mRNA 降解，最終沉默特定基因表達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)患者體內(nèi)特定靶基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控的基因治療。
RNAi作用機(jī)制[3]
小核酸藥物發(fā)展史
1978 年，哈佛大學(xué)科學(xué)家Paul Zamecnik 等人首次報(bào)道了反義寡核苷酸 (antisense oligodeoxynucleotides) 可抑制肉瘤病毒的復(fù)制；
1998 年，全球首款 ASO 藥物 (反義寡核苷酸藥物) Vitravene批準(zhǔn)上市；
1998 年，Andrew Fire 和 Craig Mello 在線蟲中首次揭示了RNAi現(xiàn)象，并憑借這一發(fā)現(xiàn)于 2006 年獲得了諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)；
2001 年，RNAi 技術(shù)被 Science 雜志評(píng)為 2001 年的十大科學(xué)進(jìn)展之一；
2004 年，OPKO 公司用于老年性黃斑變病的第一個(gè) siRNA 藥物 Bevasiranib 進(jìn)入臨床試驗(yàn)；
2005-2016 年，由于小核酸技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸遲遲沒有獲得突破，藥物本身的特性以及商業(yè)化進(jìn)程中的種種問(wèn)題導(dǎo)致該領(lǐng)域進(jìn)入了一段低谷期；
2016 年，SareptaTherapeutics 和 Ionis 研發(fā)的 2 款 ASO 藥物先后被 FDA 批準(zhǔn)上市；
2018 年， 全球首款 siRNA 藥物即 Alnylam 公司的 Onpattro 由 FDA 批準(zhǔn)上市，用于由 hATTR 引起的多發(fā)性神經(jīng)病患者的治療；
目前，全球有超過(guò) 20 余款 siRNA 藥物，50 余款 ASO 藥物處于臨床研究階段，治療領(lǐng)域覆蓋中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管、抗感染和抗腫瘤等。
全球小核酸藥物發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外小核酸藥物研發(fā)概況：目前全球上市的小核酸藥物共有 15 款，約 85% 是 2015 年以后上市。Ionis、Alnylam、Sarepta 是小核酸藥物領(lǐng)域的三巨頭。
FDA/EMA批準(zhǔn)的核酸藥物 (截至2021年6月30日)[1]
國(guó)內(nèi)小核酸藥物研發(fā)概況：與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)目前還暫無(wú)獲批的小核酸藥物，國(guó)內(nèi)的小核酸藥企業(yè)目前都還處于發(fā)展初期或者上升期。國(guó)內(nèi)企業(yè)中小核酸藥物的領(lǐng)先企業(yè)包括蘇州瑞博生物、蘇州圣諾制藥、中美瑞康等。
| 小核酸藥物領(lǐng)域 | 代表企業(yè) |
| ASO | 瑞博生物等 |
| siRNA | 瑞博生物、圣諾制藥等 |
| saRNA | 中美瑞康等 |
圖：國(guó)內(nèi)小核酸藥物研發(fā)代表企業(yè)
小核酸藥物特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
? 特異性強(qiáng)：小核酸藥物是根據(jù)目標(biāo)RNA人工設(shè)計(jì)的，所以目標(biāo)明確，靶點(diǎn)特異性強(qiáng)。
? 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、研發(fā)周期短：小核酸藥物臨床前研發(fā)首先通過(guò)測(cè)定基因序列，針對(duì)疾病基因進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使基因靶向沉默，所以能避免盲目開發(fā)，很大程度上節(jié)省研發(fā)時(shí)間。
? 靶點(diǎn)豐富：小核酸藥物從轉(zhuǎn)錄后水平進(jìn)行治療，能針對(duì)一些蛋白靶點(diǎn)能有療效的特殊靶點(diǎn)進(jìn)行突破，有望攻克尚無(wú)藥物的遺傳疾病。
小核酸藥物開發(fā)挑戰(zhàn)和策略
小核酸藥物開發(fā)過(guò)程中最大的難題是避免快速被降解并進(jìn)入靶向細(xì)胞發(fā)揮治療功能。目前國(guó)內(nèi)外均有相當(dāng)成熟的技術(shù)，隨著基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，測(cè)序成本降低，為小核酸藥物產(chǎn)業(yè)化提供了可能。在小核酸藥物的開發(fā)過(guò)程中最大的難點(diǎn)是向患者注射小核酸藥物后，藥物如何在體內(nèi)存留足夠長(zhǎng)的時(shí)間、并精準(zhǔn)進(jìn)入靶向細(xì)胞發(fā)揮治療功能，同時(shí)最大程度的避免誤傷正常細(xì)胞。
核酸藥物遞送壁壘[4]
小核酸原料藥生產(chǎn)使用固相合成技術(shù)，在工藝開發(fā)、工藝放大和質(zhì)量控制上存在較高壁壘，小核酸原料藥固相合成配套設(shè)備、潔凈環(huán)境等前期投入非常大，同時(shí)生產(chǎn)需符合 GMP要求。因此，國(guó)內(nèi)有能力生產(chǎn)小核酸原料藥的企業(yè)較少，相關(guān)產(chǎn)業(yè)配套尚不完善，隨著市場(chǎng)需求的增加，能否保證小核酸藥物的及時(shí)供應(yīng)成為產(chǎn)品開發(fā)和商業(yè)化成功的重要挑戰(zhàn)。目前，美迪西在mRNA，siRNA等小核酸藥物方面的多個(gè)FTE項(xiàng)目以及CMC服務(wù)項(xiàng)目已啟動(dòng)。
小核酸藥物在體內(nèi)不穩(wěn)定，進(jìn)入血液之后極易被核酸酶降解，且易通過(guò)腎臟清除，半衰期短，同時(shí)外源的核酸分子具有免疫原性，容易引起人體的免疫反應(yīng)。此外，如果不能進(jìn)入細(xì)胞實(shí)現(xiàn)胞吞，小核酸藥物將無(wú)法發(fā)揮作用。通過(guò)化學(xué)修飾和遞送系統(tǒng)可以解決這些問(wèn)題。隨著技術(shù)突破，部分難題目前得到較好的解決辦法，其中化學(xué)修飾 (如：磷酸骨架、核糖、核糖五元環(huán)改造、堿基、核苷酸練末端改造等) 可以避免核酸藥物被核酸酶降解并延長(zhǎng)半衰期，高效安全的遞送系統(tǒng) (如：環(huán)糊精納米聚合物、脂質(zhì)納米顆粒、綴合物遞送系統(tǒng)、乙酰半乳糖胺系統(tǒng)等) 可以使核酸藥物精準(zhǔn)的靶向目標(biāo)細(xì)胞并提高細(xì)胞攝取效率，使核酸藥物發(fā)揮治療功能。
小核酸藥物從轉(zhuǎn)錄后水平進(jìn)行治療，能針對(duì)難以成藥的特殊蛋白靶點(diǎn)實(shí)現(xiàn)突破，有望攻克尚無(wú)藥物治療的疾病包括遺傳性疾病和其他難治性疾病。
小核酸藥物未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
未來(lái)，隨著小核酸藥物的應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)領(lǐng)域不斷突破創(chuàng)新，技術(shù)的更新將有助于小核酸藥物的發(fā)展。市場(chǎng)需求和市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大，小核酸藥物的適應(yīng)癥范圍廣，包括腫瘤、罕見病、病毒性疾病、腎臟疾病、心血管疾病、炎癥類疾病、代謝類疾病等。因此，小核酸藥物潛在適應(yīng)人群基數(shù)大，隨著技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)的成熟，小核酸藥物市場(chǎng)在未來(lái)將有更廣闊的發(fā)展空間。
小核酸藥物相比現(xiàn)有的小分子和抗體藥物具有靶點(diǎn)篩選快、研發(fā)成功率高、不易產(chǎn)生耐藥性、更廣泛的治療領(lǐng)域和長(zhǎng)效性等優(yōu)點(diǎn)，具有較大發(fā)展?jié)摿Α０殡S著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，小核酸藥物有望形成繼小分子藥物、抗體之后的現(xiàn)代新藥第三次浪潮。
參考文獻(xiàn)
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[3] David Bumcrot, et al. RNAi therapeutics: a potential new class of pharmaceutical drugs. Nat Chem Biol. 2006 Dec;2(12):711-9.
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