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小核酸药物，能否成为罕见病治疗的新曙光？| MedChemExpress
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何为罕见病？
罕见病是指流行率很低、很少见的疾病，一般多为慢性、严重性疾病，常危及生命。《中国罕见病定义研究报告 2021》报告中首次提出了将“新生儿发病率小于 1/万、患病率小于 1/万、患病人数小于 14 万的疾病”列入罕见病。 罕见病的发病率虽然很低，但种类较多，全球约有 7000 种罕见病，影响着世界约 7% 的人口。80% 罕见病是由遗传因素引起 (如原发性高草酸尿症、苯酮尿症、白化病、线粒体病、血友病等)，其中儿童发病的比例过半。 由于其患者基数少，大多数医生相关临床经验较少，罕见病的患者可能会有被漏诊或误诊的情况。更值得关注的是：罕见病机制研究相对滞后，其药物开发往往会相对缓慢，而且相关药物开发后市场相对较小。罕见病药物有一个令人闻之心酸的别名—“孤儿药”。目前 90% 以上的罕见病没有有效的治疗方法。长期以来罕见病患者面临着可用药品相对不足，药价较高、 负担较大，病情危重难以诊治的困境。 近几年，我国医保重点关注了罕见病用药，纳入目录的罕见病药品数量有所增加、覆盖的罕见病病种也在扩大，如：包括用于多发性硬化的氨吡啶缓释片、用于法布雷病的阿加糖酶 α 注射溶液、治疗脊髓型肌萎缩症的诺西那生钠注射液、治疗血友病的人凝血因子 IX 等。 当前罕见病药物的形式包括小分子药物、抗体药物、小核酸药物等。小核酸药物由序列经过特定设计的核苷酸组成，由于近些年核酸的修饰和递送载体技术的突破，使得小核酸药物成为现在治疗罕见病的有效手段。 临床使用或开发中的小核酸药物主要包括反义寡核苷酸 (antisense oligonucleotides, ASO) 或 siRNA (small interfering RNA)。ASOs 和 siRNA 都通过碱基互补配对结合靶基因的 mRNA 或 pre-mRNA，但其组成和作用方式不同。 是一种小的外源性双链 RNA (dsRNA)，约有 20-25 个核苷酸长度，siRNA 进入细胞触发了 RNA 干扰机制：dsRNA 解旋后正义链被降解，反义链与多种蛋白组分形成 RNA 诱导的沉默复合体 (具有核酸酶活性)(RNA Induced Silencing Complex, RISC)。RISC 中保留的反义链与靶基因的 mRNA 特异地互补，将靶基因的 mRNA 切割降解，从而抑制靶基因的表达，导致目标基因功能丧失 (图1 b)。 图 1. 核酸类药物的作用机制 a. DNA到RNA 的转录机制 b. siRNA 的作用机制 c. ASO 的作用机制
通常指通过化学合成生产的短单链 DNA 或 RNA (8-50 个核苷酸长度)。反义寡核苷酸 (ASO) 与成熟 mRNA 结合阻止其附着在核糖体上，阻断蛋白质翻译或招募 RNase H 引起 mRNA 的降解 (图 1c，作用方式 1)。ASO 与 pre-mRNA 结合改变剪接因子的招募，从而调节剪接事件 (图 1c，作用方式 2)。
■ 小核酸药物的特点
理论上，小核酸药物能够靶向任何基因，这为小核酸药物的研发提供了丰富的候选靶点，包括很多传统药物无法成药的靶点 (比如说那个药物或者靶点)。此外，小核酸药物的设计摆脱了传统药物的大规模筛选，大大地缩短了药物开发的周期。
尽管小核酸药物具有很好的治疗，但也面临一些挑战：由于核酸的分子量较大，小核酸药物不能自己进入细胞。此外，裸的核酸在血液中容易被核酸酶降解，还可能激活 TLR3/7/8，RIG-I 和 MDA-5 等模式识别受体。这些因素都可能限制小核酸药物的的治疗潜力。
■ 针对小核酸药物的 “策略"
载体包裹：将小核酸药物包裹在脂质纳米颗粒 (Lipid Nanoparticle, LNPs) 中，以解决药物递送问题。
这些脂质纳米颗粒中通过胞吞作用进入细胞，纳米颗粒通常用胆固醇或聚乙二醇 (PEG) 等基团修饰，有助于掩盖核酸携带的电荷，保护其不被核酸酶降解 (图 2)。还有一些纳米颗粒通过添加靶向部分 (通常是靶向细胞表面受体的配体) 来定向到特定的细胞。
2' 化学修饰：这种方法同样可以帮助小核酸药物高效的递送，2' 化学修饰 (2'-F、2'-OMe 和 2'-MOE 等) 的掺入降低核酸酶降解小核酸药物的能力，同时也显著降低了 TLR-3/7/8 识别小核酸药物为外源性核酸的能力。
2' 化学修饰大大提高了核酸的稳定性和整体半衰期，实现了裸的小核酸药物与靶向结构域直接偶联，从而避免了脂质纳米颗粒的使用。此外，一些小核酸药物还会在 3' 末端偶联 GalNAc (去唾液酸糖蛋白受体 ASGPR 的配体)(图 3)，加入的 GalNAc 部分高亲和性地与 ASGPR 的结合，随后被内吞进入细胞。ASGPR 仅在肝组织中特异性的表达，所以 GalNAc 偶联修饰可以将小核酸药物靶向到肝组织。
图 3. GalNAc 偶联修饰[6]
目前，针对多种罕见疾病 (如杜氏肌营养不良 (Duchenne muscular dystrophy)、遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性多发性神经病变 (Transthyretin familial amyloid polyneuropathy)、急性卟啉症 (Acute intermittent porphyria) 等) 的小核酸药物已经获批上市。
图 4. 核酸类上市药物汇总
除上述已上市药物，多款潜在的重要药物也已处于临床开发阶段，覆盖了心血管疾病，肿瘤，乙肝以及多种罕见病领域。
此外，由于具有候选靶点丰富、研发周期短、药效持久、临床开发成功率高等优势，小核酸药物处于生物制药创新的前沿，有望成为继小分子药物、抗体药物之后的第三大类型药物。
相关产品 是一种反义寡核苷酸，用于巨细胞病毒视网膜炎 (CMV) 的研究。 是一种靶向 SMN2 基因的反义寡核苷酸药物，可促进全长 SMN 蛋白的产生，用于脊髓肌肉萎缩的研究。 是一种靶向转甲状腺素蛋白 (TTR) 的 mRNA 的反义寡核苷酸。Inotersen sodium 抑制转甲状腺素蛋白的产生，可用于遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性多发性神经病变的研究。 是一种双链 siRNA，靶向转甲状腺素蛋白 mRNA。Patisiran sodium 特异性抑制突变型和野生型转甲状腺素蛋白的合成，用于遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性的研究。 是一种靶向肝脏氨基纤维素合酶 1 (ALAS1) mRNA 的 siRNA。Givosiran 下调 ALAS1 mRNA，并阻止神经毒性 δ-氨基纤维酸和卟啉的积累，可用于急性间歇性卟啉的研究。 一种靶向乙醇酸氧化酶的 siRNA，通过沉默乙醇酸氧化酶降低肝脏草酸的生成，用于 1 型原发性高草酸尿症的研究。
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参考文献
1.
Villalón-García I, Álvarez-Córdoba M, Suárez-Rivero JM, et al.
Precision Medicine in Rare Diseases. Diseases. 2020;8(4):42. Published
2020 Nov 13. 6.
Springer AD, Dowdy SF. GalNAc-siRNA Conjugates: Leading the Way for
Delivery of RNAi Therapeutics. Nucleic Acid Ther. 2018;28(3):109-118.
https://blog.sciencenet.cn/blog-3506747-1353259.html
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