随着科学家对RNA分子的功能及其在疾病中所执行关键作用日益深入的了解,以及mRNA疫苗在大流行时所扮演的重要角色,生物医学产业对开发RNA疗法的投入与日俱增,尤其是针对过往被认为“不可成药”的靶点,RNA疗法被视为重要的突破口之一。现今RNA疗法靶向器官仍多集中于肝脏,开发具专一性、非肝脏靶向的RNA疗法是现今产业界共同努力的目标。
RNA疗法的潜力
RNA疗法指的是使用基于RNA分子来调节生物途径以治疗疾病的疗法。RNA疗法具有许多不同形式,包含mRNA、小干扰RNA(siRNA)、微小RNA(miRNA)、核酸适配体(aptamer)等。据研究,小分子和抗体药物仅靶向人类基因组的0.05%,大多数疾病靶点缺乏明确的小分子结合的活性位点。而由于RNA能够选择性地作用于蛋白质、转录本和基因,从而拓宽了药物靶点的范围。以往被认为是“不可成药”的靶点很可能可以通过RNA疗法来靶向。
除了具有潜在更广泛作用的靶标范围外,RNA疗法还具备快速设计、开发的优势。理论上,一旦确定了RNA的化学结构和进入体内的递送方式,就可以快速设计基于RNA的药物以用于临床试验,而开发成本的降低也连带促进罕见病药物的开发。此外,通过各种合成修饰以及脂质体的包覆,RNA的稳定性得以大幅提高。诺华(Novartis)所开发的PCSK9靶向siRNA疗法Leqvio(inclisiran)在单次注射后的基因沉默效果可维持长达半年。这不仅延长了给药间隔,与其他需要频繁给药的疗法相比,更可能降低潜在的毒性和副作用。而由于RNA不会被整合入细胞基因组当中,因此RNA疗法也没有显著的遗传毒性作用。
▲RNA疗法可靶向细胞内不同机制(图片来源:参考资料[2])
RNA疗法的挑战
尽管RNA疗法具有许多显著的优势,然而这类疗法在药物递送上——尤其是靶向肝脏以外的器官组织——仍有许多挑战需要克服。过去研究发现,当siRNAs一类的RNA疗法以N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)修饰后,便可被专一地递送至肝脏,现今许多获批的肝脏靶向RNA疗法便是基于此一发现而设计。然而却很少有类似的机制被发现可应用于递送药物至其他的器官上。
此外,根据加州大学地亚哥分校(UCSD)教授Steven Dowdy博士,像siRNAs这样的RNA偶联物,药物成功作用主要的挑战是达成内体逃逸(endosomal escape)。小分子药物能够基于细胞外浓度梯度,通过被动扩散穿过细胞膜而进入细胞。相较之下,RNA分子由于分子量大、具亲水性且/或带有电荷,无法通过扩散穿过细胞膜,而必须通过胞吞作用(endocytosis)进入细胞,然而内体所含的脂质双层可能捕获并保留约99%的RNA分子并导致其降解。据研究,仅有0.3-1%的小RNA偶联物能够自内体逃脱进入靶细胞内部。
另一方面,开发mRNA疗法所面对最大的挑战则是免疫原性以及细胞靶向的专一性。mRNA分子药物多包覆于脂质纳米颗粒(LNP)当中递送。LNP除了可以协助mRNA分子内体逃逸,使得约5%的mRNA分子进入细胞,某些LNP表面可以与肝组织中的APOE蛋白结合,促进mRNA分子递送至肝脏。然而直至目前为止,科学家尚未发现其他特异性蛋白,能够促进LNP专一递送至其他器官。
非肝脏靶向RNA疗法的开发
开发能够有效递送至肝脏以外器官的RNA疗法是目前产业界亟欲寻求突破的方向,目前已有多款在研RNA疗法分别靶向不同器官,包含皮肤、中枢神经系统、肌肉、肺脏等:
皮肤
Turn Biotechnologies在上个月宣布,通过其专有的eTurna递送平台所开发的LNP,成功将mRNA分子专一性地递送至小鼠的真皮细胞当中,并表现出高的转染效率与基因表达。根据新闻稿,这是在没有观察到mRNA分布至其他器官的脱靶效应下,mRNA首次成功地被递送至皮肤当中。该公司预计在2024年年底前向FDA递送IND申请。
中枢神经系统
RNAi疗法明星公司Alnylam Pharmaceuticals所开发的C16偶联技术平台专门优化对中枢神经系统组织的递送,该平台通过在RNAi上偶联不同的脂质分子,调整它们的亲脂性以优化其靶向的专一性。今年10月底,Alnylam公布通过该平台所开发的在研RNAi疗法ALN-APP用于治疗阿尔茨海默病(AD)和脑淀粉样血管病(CAA)的临床1期试验的积极中期结果。分析显示,单剂ALN-APP的持续药代动力学活性可以长达10个月,同时观察到与AD和CAA相关的淀样蛋白片段Aβ42和Aβ40的显著降低。
肌肉
去年12月,Avidity Biosciences宣布其用于治疗1型强直性肌营养不良(DM1)患者的在研抗体偶联寡核苷酸(Antibody Oligonucleotide Conjugates,AOCs)药物AOC 1001在1/2期临床试验中的积极结果。分析显示,此靶向疗法可有效递送至所有病患的骨骼肌,并造成平均45%的致病DMPK mRNA水平下降,根据新闻稿,这是首次实现siRNA成功定向传递至人类肌肉组织的试验。
肺脏
SpliSense公司于今年10月宣布,其为特定CFTR基因突变的囊性纤维化(CF)患者开发的潜在“first-in-class”吸入式RNA疗法SPL84已成功完成1期临床试验。这一疗法原理是通过与突变CFTR RNA的靶点序列结合来调整mRNA的剪接,这使得细胞能够产生功能完整的CFTR蛋白。此外,采用吸入式给药的方式能够使肺部细胞直接吸收药物,进而促进功能完整的CFTR蛋白的表达。SPL84在试验中展示了良好的安全性和耐受性。
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