使用反義寡聚核苷酸（antisense oligonucleotide）作為療法的概念早在1978年就被提出，對RNA干擾（RNA interference, RNAi）的研究也在2006年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)的認(rèn)可。但是，RNA療法的研發(fā)卻并不是一帆風(fēng)順。直到最近兩年，Ionis Pharmaceuticals的反義寡核苷酸療法（ASO）Spinraza（nusinersen）和Tegesedi（inotersen），以及Alnylam Pharmaceuticals的siRNA療法Onpattro（patisiran）才相繼獲得FDA的批準(zhǔn)。這些創(chuàng)新療法的批準(zhǔn)意味著RNA療法的技術(shù)平臺正在走向成熟。在今天這篇文章里，藥明康德的微信團(tuán)隊(duì)將向讀者們介紹RNA療法的現(xiàn)狀以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r。

RNA療法的兩大類型：ASO和siRNA

RNA療法的機(jī)理是使用能夠與mRNA通過堿基配對結(jié)合的寡核苷酸來影響mRNA的代謝過程，這可能包括從mRNA前體（pre-mRNA）開始的mRNA剪接和成熟過程，mRNA的運(yùn)送，根據(jù)mRNA進(jìn)行的蛋白轉(zhuǎn)譯，以及mRNA的降解過程。目前RNA療法可以分為siRNA和ASO兩大類型。

siRNA和ASO的分子特性和化學(xué)修飾手段

siRNA療法注入患者體內(nèi)的是雙鏈寡核苷酸，其中的反義核苷酸鏈需要在體內(nèi)經(jīng)過處理與有義RNA鏈脫離后才能夠與特定mRNA片段相結(jié)合，Alnylam公司的Onpattro屬于這類療法。而ASO在注入患者體內(nèi)時(shí)就是單鏈寡核苷酸，它可以直接與靶點(diǎn)相結(jié)合。Ionis公司的Spinraza和Tegesedi都屬于這種療法。由于注入患者體內(nèi)時(shí)的形態(tài)不同，siRNA和ASO藥物也有不同的分子屬性，需要不同的化學(xué)修飾來提高它們的穩(wěn)定性和被組織和細(xì)胞吸收的能力。

雙鏈和單鏈寡核苷酸的分子特性及常見修飾方法（圖片來源：參考資料[1]）

雙鏈寡核苷酸的親水性強(qiáng)，如果沒有經(jīng)過修飾的話，在組織中擴(kuò)散和被細(xì)胞吸收的效果都不是很好。因此對它們的修飾和處理包括使用脂質(zhì)納米顆粒幫助將雙鏈寡核苷酸運(yùn)送到靶點(diǎn)組織并且保護(hù)核苷酸不被降解。另外的一種修飾方法使用N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）修飾來促進(jìn)siRNA被肝細(xì)胞的靶向吸收，這種方法對雙鏈和單鏈寡核苷酸都有效。

單鏈寡核苷酸本身的親水性比雙鏈寡核苷酸弱，通過硫代修飾（phosphorothioate modification）可以提高它們的穩(wěn)定性，增強(qiáng)在組織中的擴(kuò)散和被細(xì)胞吸收的能力。

除了這些最基本的化學(xué)修飾和處理方法，新一代的修飾手段在提高寡核苷酸的穩(wěn)定性的同時(shí)，能夠?qū)⑺鼈兣c各種靶向特定組織或細(xì)胞的蛋白連接在一起，從而提高定向運(yùn)送寡核苷酸的能力。

RNA療法對基因表達(dá)的調(diào)控方式

不管使用siRNA還是ASO，它們與靶點(diǎn)RNA序列結(jié)合后可以通過一系列手段調(diào)節(jié)基因表達(dá)水平。最常見的作用機(jī)制是利用RNase H1或者RISC復(fù)合體對形成的雙鏈RNA復(fù)合體進(jìn)行降解，從而降低基因表達(dá)。Alnylam公司的Onpattro和Ionis公司的Tegesedi都是使用這一機(jī)理降解編碼TTR蛋白的mRNA，從而達(dá)到治療hATTR患者的效果。

而另一大類調(diào)控基因表達(dá)的作用方式不需要對雙鏈RNA復(fù)合體進(jìn)行降解，這些機(jī)制包括：通過與mRNA剪接位點(diǎn)的結(jié)合，抑制或增強(qiáng)特定RNA剪接的發(fā)生。Ionis公司治療脊髓性肌肉萎縮癥（SMA）的Spinraza就是使用這種作用機(jī)理增強(qiáng)SMN蛋白的表達(dá)。除了影響剪接過程以外，單鏈ASO還可以通過與mRNA的特定位點(diǎn)結(jié)合，抑制或增強(qiáng)蛋白轉(zhuǎn)錄。這些潛在作用機(jī)制增強(qiáng)了RNA療法在臨床應(yīng)用上的潛力。讓它們不但可以用于減少蛋白的表達(dá)，還可以用于增強(qiáng)蛋白的表達(dá)。

RNA藥物調(diào)節(jié)基因表達(dá)的潛在機(jī)制：A，RNase H介導(dǎo)的mRNA降解；B，RISC介導(dǎo)的mRNA降解；C，調(diào)節(jié)mRNA的剪接；D，抑制或增強(qiáng)mRNA的轉(zhuǎn)譯；E，與微RNA競爭（圖片來源：參考資料[1]）

RNA療法公司一覽

提到RNA療法的公司，我們最先想到的可能是兩個(gè)名字，Ionis和Alnylam。確實(shí)，這兩家公司的RNA療法近兩年來相繼獲得FDA批準(zhǔn)上市，在研發(fā)ASO和siRNA療法方面也具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。不過除了這兩家公司以外，其它的RNA療法公司也在努力進(jìn)行ASO或siRNA產(chǎn)品的臨床研發(fā)。下面我們來看一看這一領(lǐng)域的一些重要公司。

Ionis Pharmaceuticals (Akcea Therapeutics)

Ionis和它的子公司Akcea在研發(fā)ASO療法領(lǐng)域可以說是領(lǐng)頭羊之一。該公司的Spinraza在治療SMA患者方面療效非常顯著，而治療hATTR的Tegesedi最近也獲得了FDA的批準(zhǔn)。如今，該公司與百?。˙iogen）、羅氏（Roche）、阿斯利康（AstraZeneca）、諾華（Novartis）、楊森（Janssen）和葛蘭素史克（GSK）等多年大型醫(yī)藥公司都有合作項(xiàng)目。研發(fā)的ASO療法靶向的疾病領(lǐng)域包括神經(jīng)疾病，罕見病，心血管與腎臟疾病和癌癥等領(lǐng)域。

Alnylam Pharmaceuticals

與Ionis在研發(fā)ASO療法領(lǐng)域的地位相似，Alnylam公司在研發(fā)siRNA療法方面也處于領(lǐng)先地位。除了剛剛獲得批準(zhǔn)的Onpattro以外，該公司還有多項(xiàng)siRNA產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入3期臨床試驗(yàn)階段。其中，治療高膽固醇血癥的inclisiran通過降低PCSK9水平能夠顯著降低患者的LDL-C水平。靶向抗凝血酶（antithrombin）的fitusiran可用于治療血友病和罕見出血疾病。而靶向氨基乙酰丙酸合成酶1（ALAS1）的givosiran在治療急性肝卟啉癥（AHPs）的3期臨床試驗(yàn)中也表現(xiàn)出良好的療效。該公司目前的研發(fā)重點(diǎn)方向包括遺傳病，心血管和代謝類疾病，肝炎和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

Alnylam公司藥物研發(fā)管線（圖片來源：Alnylam公司官網(wǎng)）

Arrowhead Pharmaceuticals

Arrowhead Pharmaceuticals近日的重大新聞是與強(qiáng)生公司旗下的楊森（Janssen）公司簽署了高達(dá)37億美元的合作協(xié)議，將該公司的主打siRNA產(chǎn)品，治療乙肝的ARO-HBV的研發(fā)許可授予楊森公司。Arrowhead的主要研發(fā)方向是采用siRNA療法治療因?yàn)檫z傳因素導(dǎo)致蛋白過度表達(dá)的疾病。除了ARO-HBV以外，該公司治療罕見遺傳病α-1抗胰蛋白酶缺乏癥（AATD）的ARO-ATT也已經(jīng)進(jìn)入1期臨床試驗(yàn)。除了與楊森公司的合作以外，該公司還與安進(jìn)（Amgen）公司合作研發(fā)靶向心血管疾病靶點(diǎn)的療法。

Sarepta Therapeutics

Sarepta公司治療杜興氏肌營養(yǎng)不良癥患者（DMD）的Exondys 51（eteplirsen）已經(jīng)獲得FDA批準(zhǔn)。該公司的技術(shù)平臺使用二氨基磷酸酯嗎啉代寡聚物（PMOs）讓核糖體跳過發(fā)生突變的外顯子，從而產(chǎn)生能夠緩解DMD患者功能缺陷的抗肌萎縮蛋白。該公司的PMO技術(shù)平臺使用嗎啉（morpholine）代替RNA中的核糖（ribose），這一置換在保持PMO能夠與特定RNA序列正常結(jié)合的同時(shí)，提高了PMO的穩(wěn)定性。目前，該公司有多項(xiàng)治療DMD的PMO療法在3期臨床試驗(yàn)中接受檢驗(yàn)，用于治療在編碼肌萎縮蛋白的DMD基因不同外顯子上發(fā)生變異的患者。

PMO與RNA的結(jié)構(gòu)區(qū)別（圖片來源：Sarepta公司官網(wǎng)）

Quark Pharmaceuticals

Quark公司靶向p53基因的siRNA療法QPI-1002已經(jīng)進(jìn)入3期臨床試驗(yàn)，用于防止和緩解移植腎功能延遲恢復(fù)（DGF）。在治療眼科疾病方面，靶向胱天蛋白酶2（caspase 2）的QPI-1007也已經(jīng)開始3期臨床試驗(yàn)。Quark公司同時(shí)與諾華和輝瑞（Pfizer）公司達(dá)成研發(fā)協(xié)議，分別研發(fā)靶向p53基因和靶向RTP801基因的siRNA療法。

Quark公司進(jìn)入2-3期臨床試驗(yàn)的在研項(xiàng)目（圖片來源：Quark公司官網(wǎng)）

這一領(lǐng)域還有其它的生物技術(shù)公司在開發(fā)ASO或siRNA療法，例如Antisense Therapeutics，Wave Life Sciences，Benitec Biopharma等等。其中Wave Life Sciences與武田（Takeda）和輝瑞公司都達(dá)成了合作協(xié)議。而Benitec公司也與Axovant Sciences達(dá)成研發(fā)協(xié)議治療神經(jīng)疾病。

結(jié)語

隨著RNA療法技術(shù)的日趨成熟，大型醫(yī)藥公司對這一領(lǐng)域的投入也日漸增多，除了上面提到過的多項(xiàng)合作以外，賽諾菲（Sanofi）和再生元（Regeneron）與Alnylam公司也達(dá)成了研發(fā)合作協(xié)議。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前有20多個(gè)ASO療法在2-3期臨床試驗(yàn)中接受檢驗(yàn)，而在siRNA療法方面，也有十多個(gè)2-3期臨床項(xiàng)目正在進(jìn)行中。因此，在未來數(shù)年，我們可能看到更多RNA療法獲得批準(zhǔn)上市。

誠然，在開發(fā)RNA療法的道路上仍然有需要面對的挑戰(zhàn)，作為一種新的治療模式，這類療法在接受監(jiān)管機(jī)構(gòu)審查時(shí)面對更多的不確定性。近日Ionis公司治療家族性乳糜微粒血癥綜合征（FCS）的Waylivra（volanesorsen）在獲得獨(dú)立咨詢委員會(huì)正面意見后仍然未能獲得FDA批準(zhǔn)就是一個(gè)很好的例子。將靶向RNA的藥物運(yùn)送到靶點(diǎn)器官的同時(shí)防止嚴(yán)重副作用的產(chǎn)生仍然是這一領(lǐng)域需要解決的挑戰(zhàn)。不過我們相信隨著科學(xué)研究和臨床研發(fā)的進(jìn)一步發(fā)展，這一類型的療法有望繼小分子和生物制劑之后，成為一種主流的治療模式。

參考資料：

[1] Crooke et al., (2018). RNA-Targeted Therapeutics. Cell Metabolism, https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.03.004

[2] Ionis Pharmaceuticals. Retrieved October 25, 2018, from http://www.ionispharma.com/

[3] Alnylam Pharmaceuticals, Retrieved October 25, 2018, from http://www.alnylam.com/

[4] Arrowhead Pharmaceuticals, Retrieved October 25, 2018, from https://arrowheadpharma.com/

[5] Sarepta Therapeutics, Retrieved October 25, 2018, from https://www.sarepta.com/technology/rna-biology-sarepta-therapeutics

[6] Quark Pharmaceuticals, Retrieved October 25, 2018, from http://quarkpharma.com/

[7] RNA-interference (RNAi) Market expected to witness the fastest growth during the forecast period. Retrieved October 25, 2018, from https://ourmarketresearch.com/183361/rna-interference-rnai-market-expected-to-witness-the-fastest-growth-during-the-forecast-period/

[8] Pfizer Selects Final Two Targets in Hepatic Disease Partnership with Wave Life Sciences. Retrieved October 25, 2018, from https://www.genengnews.com/gen-news-highlights/pfizer-selects-final-two-targets-in-hepatic-disease-partnership-with-wave-life-sciences/81255792

[9] Benitec Biopharma secures multimillion-dollar licensing deal with Axovant Sciences. Retrieved October 25, 2018, from https://smallcaps.com.au/benitec-biopharma-secures-licensing-deal-axovant-sciences/