小核酸藥物在罕見(jiàn)病治療中的應(yīng)用

罕見(jiàn)病是指流行率很低、很少見(jiàn)的疾病，一般多為慢性、嚴(yán)重性疾病，常危及生命�！吨袊�(guó)罕見(jiàn)病定義研究報(bào)告 2021》報(bào)告中首次提出了將“新生兒發(fā)病率小于 1/萬(wàn)、患病率小于 1/萬(wàn)、患病人數(shù)小于 14 萬(wàn)的疾病”列入罕見(jiàn)病。

 

罕見(jiàn)病的發(fā)病率雖然很低，但種類(lèi)較多，全球約有 7000 種罕見(jiàn)病，影響著世界約 7% 的人口。80% 罕見(jiàn)病是由遺傳因素引起 (如原發(fā)性高草酸尿癥、苯酮尿癥、白化病、線粒體病、血友病等)，其中兒童發(fā)病的比例過(guò)半。

 

由于其患者基數(shù)少，大多數(shù)醫(yī)生相關(guān)臨床經(jīng)驗(yàn)較少，罕見(jiàn)病的患者可能會(huì)有被漏診或誤診的情況。更值得關(guān)注的是：罕見(jiàn)病機(jī)制研究相對(duì)滯后，其藥物開(kāi)發(fā)往往會(huì)相對(duì)緩慢，而且相關(guān)藥物開(kāi)發(fā)后市場(chǎng)相對(duì)較小。罕見(jiàn)病藥物有一個(gè)令人聞之心酸的別名—“孤兒藥”。目前 90% 以上的罕見(jiàn)病沒(méi)有有效的治療方法。長(zhǎng)期以來(lái)罕見(jiàn)病患者面臨著可用藥品相對(duì)不足，藥價(jià)較高、 負(fù)擔(dān)較大，病情危重難以診治的困境。

 

近幾年，我國(guó)醫(yī)保重點(diǎn)關(guān)注了罕見(jiàn)病用藥，納入目錄的罕見(jiàn)病藥品數(shù)量有所增加、覆蓋的罕見(jiàn)病病種也在擴(kuò)大，如：包括用于多發(fā)性硬化的氨吡啶緩釋片、用于法布雷病的阿加糖酶 α 注射溶液、治療脊髓型肌萎縮癥的諾西那生鈉注射液、治療血友病的人凝血因子 IX 等。

 

 

當(dāng)前罕見(jiàn)病藥物的形式包括小分子藥物、抗體藥物、小核酸藥物等。小核酸藥物由序列經(jīng)過(guò)特定設(shè)計(jì)的核苷酸組成，由于近些年核酸的修飾和遞送載體技術(shù)的突破，使得小核酸藥物成為現(xiàn)在治療罕見(jiàn)病的有效手段。

 

臨床使用或開(kāi)發(fā)中的小核酸藥物主要包括反義寡核苷酸 (antisense oligonucleotides, ASO) 或 siRNA (small interfering RNA)。ASOs 和 siRNA 都通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合靶基因的 mRNA 或 pre-mRNA，但其組成和作用方式不同。

 

■ siRNA

是一種小的外源性雙鏈 RNA (dsRNA)，約有 20-25 個(gè)核苷酸長(zhǎng)度，siRNA 進(jìn)入細(xì)胞觸發(fā)了 RNA 干擾機(jī)制：dsRNA 解旋后正義鏈被降解，反義鏈與多種蛋白組分形成 RNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體 (具有核酸酶活性)(RNA Induced Silencing Complex, RISC)。RISC 中保留的反義鏈與靶基因的 mRNA 特異地互補(bǔ)，將靶基因的 mRNA 切割降解，從而抑制靶基因的表達(dá)，導(dǎo)致目標(biāo)基因功能喪失 (圖1 b)。 

 

圖 1. 核酸類(lèi)藥物的作用機(jī)制

a. DNA到RNA 的轉(zhuǎn)錄機(jī)制 b. siRNA 的作用機(jī)制 c. ASO 的作用機(jī)制

 

■ 反義寡核苷酸 (ASO)

通常指通過(guò)化學(xué)合成生產(chǎn)的短單鏈 DNA 或 RNA (8-50 個(gè)核苷酸長(zhǎng)度)。反義寡核苷酸 (ASO) 與成熟 mRNA 結(jié)合阻止其附著在核糖體上，阻斷蛋白質(zhì)翻譯或招募 RNase H 引起 mRNA 的降解 (圖 1c，作用方式 1)。ASO 與 pre-mRNA 結(jié)合改變剪接因子的招募，從而調(diào)節(jié)剪接事件 (圖 1c，作用方式 2)。

 

■ 小核酸藥物的特點(diǎn)

理論上，小核酸藥物能夠靶向任何基因，這為小核酸藥物的研發(fā)提供了豐富的候選靶點(diǎn)，包括很多傳統(tǒng)藥物無(wú)法成藥的靶點(diǎn) (比如說(shuō)那個(gè)藥物或者靶點(diǎn))。此外，小核酸藥物的設(shè)計(jì)擺脫了傳統(tǒng)藥物的大規(guī)模篩選，大大地縮短了藥物開(kāi)發(fā)的周期。

 

盡管小核酸藥物具有很好的治療，但也面臨一些挑戰(zhàn)：由于核酸的分子量較大，小核酸藥物不能自己進(jìn)入細(xì)胞。此外，裸的核酸在血液中容易被核酸酶降解，還可能激活 TLR3/7/8，RIG-I 和 MDA-5 等模式識(shí)別受體。這些因素都可能限制小核酸藥物的的治療潛力。

 

■ 針對(duì)小核酸藥物的 “策略"

載體包裹：將小核酸藥物包裹在脂質(zhì)納米顆粒 (Lipid Nanoparticle, LNPs) 中，以解決藥物遞送問(wèn)題。

這些脂質(zhì)納米顆粒中通過(guò)胞吞作用進(jìn)入細(xì)胞，納米顆粒通常用膽固醇或聚乙二醇 (PEG) 等基團(tuán)修飾，有助于掩蓋核酸攜帶的電荷，保護(hù)其不被核酸酶降解 (圖 2)。還有一些納米顆粒通過(guò)添加靶向部分 (通常是靶向細(xì)胞表面受體的配體) 來(lái)定向到特定的細(xì)胞。

 

 

2' 化學(xué)修飾：這種方法同樣可以幫助小核酸藥物高效的遞送，2' 化學(xué)修飾 (2'-F、2'-OMe 和 2'-MOE 等) 的摻入降低核酸酶降解小核酸藥物的能力，同時(shí)也顯著降低了 TLR-3/7/8 識(shí)別小核酸藥物為外源性核酸的能力。

 

2' 化學(xué)修飾大大提高了核酸的穩(wěn)定性和整體半衰期，實(shí)現(xiàn)了裸的小核酸藥物與靶向結(jié)構(gòu)域直接偶聯(lián)，從而避免了脂質(zhì)納米顆粒的使用。此外，一些小核酸藥物還會(huì)在 3' 末端偶聯(lián) GalNAc (去唾液酸糖蛋白受體 ASGPR 的配體)(圖 3)，加入的 GalNAc 部分高親和性地與 ASGPR 的結(jié)合，隨后被內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞。ASGPR 僅在肝組織中特異性的表達(dá)，所以 GalNAc 偶聯(lián)修飾可以將小核酸藥物靶向到肝組織。

 

圖 3. GalNAc 偶聯(lián)修飾^[6]

 

目前，針對(duì)多種罕見(jiàn)疾病 (如杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良 (Duchenne muscular dystrophy)、遺傳性轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白淀粉樣變性多發(fā)性神經(jīng)病變 (Transthyretin familial amyloid polyneuropathy)、急性卟啉癥 (Acute intermittent porphyria) 等) 的小核酸藥物已經(jīng)獲批上市。

 

圖 4. 核酸類(lèi)上市藥物匯總

 

除上述已上市藥物，多款潛在的重要藥物也已處于臨床開(kāi)發(fā)階段，覆蓋了心血管疾病，腫瘤，乙肝以及多種罕見(jiàn)病領(lǐng)域。

此外，由于具有候選靶點(diǎn)豐富、研發(fā)周期短、藥效持久、臨床開(kāi)發(fā)成功率高等優(yōu)勢(shì)，小核酸藥物處于生物制藥創(chuàng)新的前沿，有望成為繼小分子藥物、抗體藥物之后的第三大類(lèi)型藥物。

 

相關(guān)產(chǎn)品

Fomivirsen sodium 是一種反義寡核苷酸，用于巨細(xì)胞病毒視網(wǎng)膜炎 (CMV) 的研究。

Nusinersen 是一種靶向 SMN2 基因的反義寡核苷酸藥物，可促進(jìn)全長(zhǎng) SMN 蛋白的產(chǎn)生，用于脊髓肌肉萎縮的研究。

Inotersen sodium 是一種靶向轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白 (TTR) 的 mRNA 的反義寡核苷酸。Inotersen sodium 抑制轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白的產(chǎn)生，可用于遺傳性轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白淀粉樣變性多發(fā)性神經(jīng)病變的研究。

Patisiran sodium 是一種雙鏈 siRNA，靶向轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白 mRNA。Patisiran sodium 特異性抑制突變型和野生型轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白的合成，用于遺傳性轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白淀粉樣變性的研究。

Givosiran 是一種靶向肝臟氨基纖維素合酶 1 (ALAS1) mRNA 的 siRNA。Givosiran 下調(diào) ALAS1 mRNA，并阻止神經(jīng)毒性 δ-氨基纖維酸和卟啉的積累，可用于急性間歇性卟啉的研究。

Lumasiran 一種靶向乙醇酸氧化酶的 siRNA，通過(guò)沉默乙醇酸氧化酶降低肝臟草酸的生成，用于 1 型原發(fā)性高草酸尿癥的研究。

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參考文獻(xiàn)

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