靶向RNA核酸是所有生物體遺傳信息的載體，涵蓋脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）兩大類，基因是一段有遺傳效應(yīng)的DNA，記載著蛋白質(zhì)上的氨基酸排列順序，需要通過(guò)RNA的轉(zhuǎn)錄（mRNA）和tRNA的翻譯在細(xì)胞質(zhì)中產(chǎn)生蛋白質(zhì)。

與現(xiàn)在藥物市場(chǎng)中主流的小分子藥物和抗體藥物運(yùn)行機(jī)制不同， RNA療法背后的運(yùn)行機(jī)制是通過(guò)抑制相關(guān)疾病的基因表達(dá)，在轉(zhuǎn)錄層面上以沉默或補(bǔ)償缺陷和異?；?qū)崿F(xiàn)對(duì)疾病的治療。RNA療法除了能夠繞開在靶蛋白層面上，目前阻礙小分子藥物和抗體藥物成藥的蛋白限制外，與靶向DNA層面的基因治療相比，靶向RNA層面的療法不會(huì)在基因?qū)用嫔显斐捎谰玫臐撛谖粗绊懀试陬A(yù)防感染性疾病、遺傳疾病、癌癥等領(lǐng)域具有重大的潛力。

(相關(guān)資料圖)

RNA療法主要分為mRNA療法和寡核苷酸藥物（小核酸）兩大類，其中mRNA療法可分為mRNA疫苗和mRNA藥物，小核酸藥物主要包括反義核酸（ASO）、小干擾核酸（siRNA）、Micro RNA（miRNA）和核酸適配體等等。

圖表 1：近十年基于寡核苷酸療法的新開臨床試驗(yàn)數(shù)

來(lái)源：Beacon，來(lái)覓數(shù)據(jù)整理

據(jù)Becon的數(shù)據(jù)顯示，自新冠大流行開始以來(lái)，全球RNA療法迎來(lái)了井噴式的發(fā)展，2021年基于寡核苷酸的新開臨床管線達(dá)125個(gè)，同比2020年大幅增長(zhǎng)。從適應(yīng)癥來(lái)看，目前在研的，以寡核苷酸和mRNA為代表的RNA療法主要針對(duì)感染性疾病、腫瘤等，其中感染性疾病占比最高，主要是由于2020年開始新冠大流行使以新冠感染為適應(yīng)癥的藥物研究大量上升。

圖表 2 ：RNA療法適應(yīng)癥分布

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寡核苷酸

寡核苷酸是具有治療或控制多種疾病潛力的核酸聚合物，目前基于寡核苷酸治療機(jī)制的研發(fā)重點(diǎn)有基因沉默、基因激活等。寡核苷酸藥物主要包括RNAi和反義核酸（ASO）,其中基于RNAi原理的藥物研發(fā)重點(diǎn)集中在小干擾核酸（siRNA）、Micro RNA（miRNA）等。

基于“中心法則”，mRNA作為DNA遺傳信息的傳遞者，負(fù)責(zé)將各類蛋白的“組裝指南”由細(xì)胞核運(yùn)送至細(xì)胞質(zhì)，再通過(guò)核糖體轉(zhuǎn)錄出各類對(duì)人體機(jī)理發(fā)揮基石作用的蛋白。近年來(lái)衍化出的RNAi（RNA interference）療法背后的機(jī)制便是基于此過(guò)程，而對(duì)該機(jī)制進(jìn)行了驗(yàn)證的Andrew Fire和Craig Mello更是因此于2006年獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。療法的目的是為了阻斷掉mRNA對(duì)致病蛋白“組裝指南”的傳送，從源頭上通過(guò)miRNA、siRNA來(lái)沉默或切割破壞靶mRNA使致病蛋白無(wú)法產(chǎn)生。

雙鏈RNA（dsRNA）是siRNA對(duì)目標(biāo)mRNA沉默機(jī)制運(yùn)作的出發(fā)點(diǎn)，dsRNA來(lái)源可以是內(nèi)源也可以是外源，其中外源上與病毒感染相關(guān)，來(lái)源于受病毒感染的細(xì)胞。其通常作為“危險(xiǎn)”信號(hào)來(lái)警示正在錯(cuò)誤調(diào)節(jié)的細(xì)胞過(guò)程，對(duì)dsRNA 的識(shí)別會(huì)誘導(dǎo)多種細(xì)胞內(nèi)在和細(xì)胞外在的免疫反應(yīng)。

siRNA的產(chǎn)生與內(nèi)切核糖核酸酶Dicer密切相關(guān)，Dicer會(huì)將dsRNA剪切成長(zhǎng)度約為20-25堿基對(duì)的dsRNA片段來(lái)形成siRNA，同時(shí)催化激活加載了其中一條siRNA片段的RNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物 (RISC)，RISC以及其加載的單鏈siRNA隨后便可以根據(jù)堿基配對(duì)原則來(lái)找到互補(bǔ)的mRNA片段。一旦互補(bǔ)完成，RISC就會(huì)通過(guò)核酸內(nèi)切酶Argonaute誘導(dǎo)目標(biāo)mRNA的裂解，而被裂解的mRNA會(huì)被細(xì)胞識(shí)別為異常，從而導(dǎo)致mRNA的降解，進(jìn)而阻止mRNA翻譯成氨基酸以及之后特定的蛋白質(zhì)，使編碼該特定蛋白的基因沉默。

分子生物學(xué)的發(fā)展使人們發(fā)現(xiàn)除了編碼蛋白質(zhì)的核酸序列外，大量存在的非編碼（non-coding）序列對(duì)人體的生命活動(dòng)發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。MicroRNA (miRNA)是一類內(nèi)源性非編碼 RNA，在調(diào)節(jié)基因表達(dá)方面發(fā)揮著重要作用。miRNA 基因通常由 RNA 聚合酶 II (Pol II) 從一些基因的非編碼片段轉(zhuǎn)錄而來(lái)，稱為初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（pri-miRNA），隨后pri-miRNA 在細(xì)胞核中被 RNase III 酶 Drosha (DRSH-1) 加工，產(chǎn)生前體miRNA（pre-miRNA）。pre-miRNA 再被輸出到細(xì)胞質(zhì)，經(jīng)Dicer加工形成為成熟的單鏈miRNA，并被加載至Argonaute蛋白上形成miRNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體 (miRISC)，再通過(guò)堿基配對(duì)原則靶向互補(bǔ)的mRNA片段并抑制它們的表達(dá)。

合成性的反義寡核苷酸（ASO）從結(jié)果上來(lái)說(shuō)，與RNAi一致皆是通過(guò)序列互補(bǔ)機(jī)制來(lái)靶向mRNA的翻譯階段。ASO長(zhǎng)度約為20個(gè)核苷酸，可以通過(guò)與目標(biāo)mRNA的結(jié)合來(lái)引導(dǎo)對(duì)翻譯的空間抑制，從空間上阻止 mRNA 與核糖體的相互作用以及后續(xù)的蛋白質(zhì)翻譯，以及通過(guò)誘導(dǎo)核糖核酸內(nèi)切酶RNase H來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)mRNA的切割。

圖片來(lái)源：《Antisense Oligonucleotide: Basic Concepts and Therapeutic Application in Inflammatory Bowel Disease》

遞送系統(tǒng)寡核苷酸藥物發(fā)揮作用的前提是能夠抵達(dá)疾病相關(guān)組織并穿過(guò)細(xì)胞膜，故藥物遞送的研發(fā)進(jìn)展對(duì)于寡核苷酸藥物至關(guān)重要，目前提升藥物遞送效率的研究重點(diǎn)主要集中在修飾和載體兩方面。由于未經(jīng)修飾的寡核苷酸藥物存在難以穿透血腦屏障、半衰期短、容易被血清中的核酸酶降解等特性，其在體內(nèi)的穩(wěn)定性、安全性和藥效的實(shí)現(xiàn)依賴于化學(xué)修飾的保護(hù)和有效的遞送。核酸主鏈、核糖部分和核堿基本身的修飾已被廣泛用于改善寡核苷酸藥物的藥物樣特性，從而增強(qiáng)遞送，常用的化學(xué)修飾方法包括：PS，2’-OME， 2’-F等。

除了對(duì)寡核苷酸藥物設(shè)計(jì)本身的修飾增強(qiáng)外，ASO 和 siRNA 的遞送潛力可以通過(guò)與能促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)攝取、將藥物靶向特定細(xì)胞或組織、減少循環(huán)清除等的載體直接共軛結(jié)合來(lái)增強(qiáng)，如脂質(zhì)（膽固醇，促進(jìn)與循環(huán)中脂蛋白顆粒的相互作用）、肽（細(xì)胞靶向、細(xì)胞滲透）、糖（GalNAc）等等。

圖表 3：小核酸藥物遞送系統(tǒng)具體分類及應(yīng)用

來(lái)源：《核酸藥物市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展報(bào)告》，沙利文，來(lái)覓數(shù)據(jù)整理

N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）被認(rèn)為是寡核苷酸藥物發(fā)展歷程中的重大突破，也是目前在研管線中寡核苷酸藥物遞送系統(tǒng)的主流技術(shù)之一。GalNAc在ASO藥物和siRNA藥物中均可應(yīng)用，其優(yōu)異的肝靶向?qū)傩砸蕾囉谠诟渭?xì)胞上高度表達(dá)的去唾液酸糖蛋白受體 1（ASGR1），GalNAc與ASGR1結(jié)合的同時(shí)會(huì)幫助寡核苷酸通過(guò)內(nèi)吞作用穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，而隨后GalNAc會(huì)受到酶促降解，釋放出寡核苷酸。研究發(fā)現(xiàn)與GalNAc共軛連接的ASO在高度靶向肝的同時(shí)，藥效上被發(fā)現(xiàn)在小鼠中達(dá)到7倍以及在人類患者中達(dá)到約30倍，但局限性在于ASGR1在其他組織中基本不表達(dá)，故GalNAc僅能靶向肝細(xì)胞，目前對(duì)于寡核苷酸藥物研發(fā)重點(diǎn)之一便在于如何將藥物利用新型的遞送系統(tǒng)、修飾方法來(lái)高效的遞送至不同的組織細(xì)胞內(nèi)。

圖表 4：全球小核酸藥物臨床管線的遞送系統(tǒng)分布

來(lái)源：《核酸藥物市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展報(bào)告》，沙利文，來(lái)覓數(shù)據(jù)整理

近年來(lái)寡核苷酸藥物的發(fā)展為許多罕見或目前無(wú)法治愈的疾病帶來(lái)了治療希望，對(duì)治病蛋白源頭的精準(zhǔn)靶向理論上可以攻克對(duì)于許多依靠小分子和抗體藥物難成藥的蛋白。作為目前創(chuàng)新療法中的大熱賽道之一，RNA療法下的寡核苷酸在中國(guó)一級(jí)市場(chǎng)上的熱度也在逐步上升，據(jù)來(lái)覓數(shù)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年全國(guó)在RNA藥物領(lǐng)域合計(jì)發(fā)生融資事件31起，其中17起融資事件與寡核苷酸（小核酸）藥物有關(guān)。

圖表 5：2022年中國(guó)寡核苷酸領(lǐng)域融資事件

來(lái)源：來(lái)覓數(shù)據(jù)

參考資料

1.《Advances in oligonucleotide drug delivery》, 2020, Nature Drug Discovery

2. 《核酸藥物市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展報(bào)告》, Frost & Sullivan

3.《Insight Into the Prospects for RNAi Therapy of Cancer》, 2021, Frontiers in Pharmacology

4.《Antisense Oligonucleotide: Basic Concepts and Therapeutic Application in Inflammatory Bowel Disease》, 2019, Frontiers in Pharmacology