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2024-10-14
近年來，小核酸藥物研發(fā)和臨床治療取得了多項(xiàng)突破性成果，已成為全球投資新風(fēng)口和生物制藥巨頭的必爭(zhēng)之地，核酸療法進(jìn)入快車道。
小核酸藥物主要通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則作用于細(xì)胞內(nèi)的mRNA，通過調(diào)控蛋白質(zhì)的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)治療疾病的目的，傳統(tǒng)的小分子化藥和抗體類藥物主要作用于蛋白質(zhì)，成藥靶點(diǎn)受限，小核酸藥物靶向mRNA的機(jī)制，為新藥研發(fā)提供了大量豐富的候選靶點(diǎn)。小核酸藥物具有研發(fā)周期短、效果持久、研發(fā)成功率較高、不易產(chǎn)生耐藥性和治療領(lǐng)域廣等優(yōu)點(diǎn)。預(yù)計(jì)未來在新藥研發(fā)技術(shù)路徑上，可能會(huì)出現(xiàn)三足鼎立的局面，小分子、抗體、小核酸藥物分別占三分之一，小核酸藥物將引發(fā)第三次浪潮。
小核酸藥物分類
根據(jù)小核酸結(jié)構(gòu)、藥物機(jī)制、作用靶點(diǎn)的不同，發(fā)展出了多種類型，包括反義寡核苷酸(ASO)、小干擾RNA(siRNA)、適配體RNA(aptamer RNA)、微小RNA(miRNA)、小激活RNA(saRNA)和CpG寡核苷酸 (CpG oligonucleotide)、核酶(ribozyme)、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）、抗體核酸偶聯(lián)藥物（ARC）等。目前研究最熱門的小核酸藥物主要是ASO、siRNA 和Aptamer。
1.反義寡核苷酸 (ASO)
ASO作用于mRNA到蛋白質(zhì)的翻譯過程，在研究和應(yīng)用的小核酸藥物中占據(jù)了主導(dǎo)地位。ASO是一種人工合成的短單鏈寡核苷酸，進(jìn)入細(xì)胞后，通過兩種途徑調(diào)控蛋白質(zhì)生成。目前全球有9個(gè)ASO藥物曾獲批上市，超過50個(gè)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、抗感染和腫瘤等。領(lǐng)軍企業(yè)Ionis開發(fā)的諾西那生鈉是目前銷售額最大的ASO藥物，2021年銷售額為19億美金。
目前越來越多的基于ASO的療法正在臨床試驗(yàn)中進(jìn)行測(cè)試。ASO藥物遞送的改進(jìn)可能會(huì)在不久的將來改變?cè)S多疾病的治療格局。
圖注：ASO作用機(jī)制
2.小干擾RNA (siRNA)
RNA干擾（RNAi）是一種古老的生物機(jī)制，用于防御外部入侵。理論上，它可以以序列特異性的方式沉默任何與疾病相關(guān)的基因，使小干擾RNA（siRNA）成為一種有前途的治療方式。在沒有保護(hù)性遞送載體的情況下，siRNA必須進(jìn)行化學(xué)修飾，以確保腸胃外給藥后循環(huán)的穩(wěn)定性。
siRNA是一類人工合成的雙鏈短RNA分子，能夠結(jié)合AGO蛋白組裝成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體 （RISC），其一條鏈被降解，另一條鏈通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則結(jié)合并切割降解靶基因的mRNA、 阻斷靶蛋白的表達(dá)，從而達(dá)到治療相關(guān)疾病的目的。具有高度特異性。美國(guó)Alnynam公司走在 siRNA藥物研發(fā)的前列，2018年公司獲批的siRNA藥物Patisiran 是全球首個(gè)siRNA藥物，成為開辟siRNA藥物市場(chǎng)的先鋒。
N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）偶聯(lián)是增加siRNA靶器官積累和促進(jìn)其細(xì)胞攝取的有效方法。優(yōu)化的siRNA設(shè)計(jì)和有利的給藥途徑是臨床翻譯GalNAc?siRNA的關(guān)鍵因素。另外最初為ASO療法設(shè)計(jì)的骨架化學(xué)進(jìn)展也已應(yīng)用于siRNA療法。同時(shí)，給藥途徑影響了GalNAc?siRNA偶聯(lián)物的臨床翻譯并影響了患者的依從性。經(jīng)過二十年的研發(fā)，市場(chǎng)上已有5款siRNA藥物，siRNA療法目前已經(jīng)樹立了一個(gè)非凡的里程碑，因?yàn)樗呀?jīng)并將繼續(xù)改變?nèi)祟惣膊〉闹委熀凸芾?。它可以每季度一次，甚至每年兩次給藥，即可以達(dá)到長(zhǎng)效治療效果。
圖注：經(jīng)過臨床前和臨床評(píng)估的siRNA遞送平臺(tái)
3.RNA適配體(Aptamer)
Aptamer是一段經(jīng)體外篩選得到的，折疊成特殊三維結(jié)構(gòu)的短單鏈寡核苷酸，能特異性結(jié)合較大范圍的目標(biāo)，包括蛋白質(zhì)、小分子、金屬離子、病毒、細(xì)菌和全細(xì)胞，其高特異性和結(jié)合親和力可達(dá)到抗體水平。相比抗體藥物，核酸適配體具有體積小、較低免疫原性、無細(xì)胞化學(xué)合成以及較強(qiáng)組織穿透力、易修飾成本低等優(yōu)點(diǎn)，在疾病診斷、治療和預(yù)防中有著廣泛的藥物應(yīng)用潛力。但其三維構(gòu)象受pH影響較大，親和性高度依賴于溶液性質(zhì)。第一款 Aptamer 藥物Pegaptanib于2004 年獲FDA批準(zhǔn)。它是一種具有29個(gè)核苷酸的RNA適配體，5’端的聚乙二醇部分可延長(zhǎng)其在人體內(nèi)的停留時(shí)間。Pegaptanib 通過空間結(jié)構(gòu)與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）結(jié)合，抑制血管生成達(dá)到治療效果，因此被開發(fā)用于治療濕性年齡相關(guān)性黃斑變性。
圖注：適配體應(yīng)用機(jī)制
圖注：特異性Aptamer與靶蛋白結(jié)合的三維示意圖
4.其它小核酸藥物類型
已上市小核酸藥物
近年來FDA已批準(zhǔn)了多款小核酸藥物，主要用于治療罕見病。截至2020年，全球累計(jì)超50個(gè)小核酸藥物處于臨床研究階段，覆蓋神經(jīng)、心血管、感染和腫瘤等領(lǐng)域，共計(jì)有 15 款小核酸藥物獲批上市。但有2款早期ASO藥物與1款適配體藥物由于銷售額過低等原因而退市，目前仍在市場(chǎng)的有7款A(yù)SO、5款siRNA藥物。
這些藥物的研發(fā)藥企相對(duì)集中，大多是Ionis與Alnylam這兩家公司。除此之外，目前上市的siRNA藥物的遞送系統(tǒng)多為GalNAc遞送系統(tǒng)，這也是目前應(yīng)用最成熟的小核酸遞送方式。而第一款siRNA藥物是使用了脂質(zhì)納米粒（LNP），由于LNP遞送系統(tǒng)的構(gòu)建擁有較高壁壘，目前全球發(fā)展靠前的幾家企業(yè)，其技術(shù)溯源也都是依靠專利授權(quán)。
圖注：全球已上市小核酸藥物
根據(jù)沙利文統(tǒng)計(jì)，行業(yè)整體規(guī)模從2016年的0.1億美金增長(zhǎng)至2021年的32.5億美金。根據(jù)Evaluate Pharma和BCG 統(tǒng)計(jì)分析，預(yù)計(jì)2024年全球小核酸市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)達(dá)到 86億美元。未來隨著臨床階段產(chǎn)品的不斷上市，修飾技術(shù)和遞送技術(shù)的不斷發(fā)展，適應(yīng)癥從遺傳病等小人群適應(yīng)癥擴(kuò)大到廣泛人群適應(yīng)癥，整體市場(chǎng)將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)。
截止到2021年，小核酸藥物中銷售額最大的是Spinzara（諾西那生鈉注射液），用于治療罕見脊髓肌萎縮反義寡核苷酸（ASO），2021年全球銷售額19億美金。Inclisiran是首個(gè)獲批用于常見慢性病的小核酸藥物，用于原發(fā)性高膽固醇血癥的治療，2021年底美國(guó)獲批上市。杜氏營(yíng)養(yǎng)肌不良領(lǐng)域是行業(yè)內(nèi)關(guān)注度較高的適應(yīng)癥，已有4個(gè)小核酸藥物獲批上市。
Nusinersen（諾西那生鈉）：2016年首次上市，由Ionis研發(fā)，是一種反義寡核苷酸（ASO），諾西那生鈉注射液可以改變SMN2前mRNA的剪接，從而增加完整長(zhǎng)度SMN蛋白的產(chǎn)生。2019年中國(guó)獲批上市，且于2021年納入國(guó)家醫(yī)保目錄。諾西那生鈉可用于出生3天的嬰兒到80歲的老人，適用人群非常廣泛。截止到2021年，全球有11000人使用過諾西那生鈉。
Inclisiran首個(gè)覆蓋慢性病的小核酸藥物：
LDLC（低密度脂蛋白膽固醇）升高是導(dǎo)致心血管疾病發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素。PCSK9蛋白是LDLR重要的負(fù)調(diào)控蛋白，通過抑制PCSK9，能減少肝細(xì)胞LDLR的降解，使肝臟始終可以高效地處理LDLC，從而降低血漿中的LDLC。
上述藥物我們用下表可以做一個(gè)總結(jié)如下：
Source: 2020 Advances in oligonucleotide drug delivery
小核酸藥物常見遞送系統(tǒng)
遞送方式與效率是小核酸藥物能否進(jìn)入細(xì)胞發(fā)揮作用的關(guān)鍵。小核酸藥物進(jìn)入細(xì)胞面對(duì)兩大挑戰(zhàn)，一是RNA暴露在血液中容易被血漿和組織中的RNase酶降解；二是帶負(fù)電的RNA難以跨膜進(jìn)入胞內(nèi)。盡管不同的RNA療法可能具有不同的作用機(jī)制，但它們都必須避免被非靶器官清除，必須進(jìn)入正確的組織，而不會(huì)引發(fā)有害的免疫反應(yīng)。
按照不同遞送技術(shù)分類，可以分為裸露RNA修飾遞送技術(shù)、脂質(zhì)體納米遞送技術(shù)、共軛連接遞送系統(tǒng)（小分子配體、抗體及其他分子）和其他多種類型的新型遞送系統(tǒng)（如多聚體納米粒遞送系統(tǒng)、細(xì)胞外囊泡遞送系統(tǒng)）。其中，LNP和GaINac技術(shù)相對(duì)成熟。GaINac技術(shù)主要靶向肝臟，未來靶向其他器官的藥物遞送系統(tǒng)也有望突破，如Alnylam和 Arrowhead正在研發(fā)的針對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、眼睛、腎癌細(xì)胞與肺上皮細(xì)胞等遞送系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)來源：Nature、沙利文，申萬宏源研究文章
來源：細(xì)胞基因療法
