中文
核酸藥物根據(jù)其結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制可分為四類：反義寡核苷酸類 (ASO)、小干擾RNA類(siRNA)、適配體類(Aptamer)和信使RNA類 (mRNA)，其中前三類統(tǒng)稱為小核酸藥物。
小核酸藥物是指分子量較小的單鏈或雙鏈核酸，一般由少于30個(gè)的堿基（對(duì)）組成，主要通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則作用于細(xì)胞內(nèi)的mRNA，調(diào)控蛋白質(zhì)的表達(dá)，從而治療因蛋白水平異常而引起的各類疾病。
圖1 核酸藥物分類示意圖
（Front Bioeng Biotechnol. 2021; 9: 628137.）
小核酸藥物是與小分子藥物、抗體藥物完全不同的全新藥物類別，利用靶細(xì)胞內(nèi)天然存在的轉(zhuǎn)錄和翻譯機(jī)制發(fā)揮作用，無需復(fù)雜的蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，研發(fā)周期短，候選靶點(diǎn)豐富等優(yōu)勢(shì)。
表1 核酸藥物與抗體、小分子藥物對(duì)比
圖2 小核酸藥物將靶點(diǎn)從蛋白水平擴(kuò)展到RNA和DNA水平
（Pharmacol Rev. 2020 Oct; 72(4): 862–898.）
20世紀(jì)80年代初，抑制蛋白質(zhì)合成的反義寡核苷酸 (ASOs)促進(jìn)了小核酸藥物的快速發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)，RNAi和siRNA的應(yīng)用拓展了小核酸藥物范圍，其它多種RNA調(diào)節(jié)因子和相關(guān)機(jī)制也逐步得到充分的驗(yàn)證。
圖3 小核酸藥物主要發(fā)展進(jìn)程
（Cell Death and Disease (2022) 13:644.）
目前全球已有十余種小核酸藥物獲批上市，如下所示：
表2 已上市小核酸藥物
（Exp Mol Med. 2022 Apr; 54(4): 455–465.）
PART 01
反義寡核苷酸類（ASO）療法
ASO為18-30nt個(gè)堿基組成的單鏈RNA，可通過堿基互補(bǔ)配對(duì)與靶標(biāo)mRNA的特定序列結(jié)合，但已批準(zhǔn)的ASO藥物可分為兩大類。
1、ASO通過結(jié)合靶序列誘導(dǎo)靶mRNA的裂解；
2、ASO主要通過基于位阻的機(jī)制來調(diào)節(jié)pre- mRNA的剪接。
圖4 ASO作用機(jī)制（Exp Mol Med. 2022 Apr; 54(4): 455–465.）
Nusinersen是由Ionis和Biogen合作開發(fā)一款明星產(chǎn)品，用于治療SMN1基因缺失或失活突變，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活蛋白 (SMN)水平較低，形成的脊髓性肌萎縮癥（SMA）。人類基因組中存在SMN2基因，與SMN1高度同源，區(qū)別在于SMN2基因外顯子7的調(diào)控序列被異質(zhì)核核糖核蛋白（hnRNP）的結(jié)合所掩蓋，因此在翻譯時(shí)相比SMN1缺少外顯子7，會(huì)產(chǎn)生大量無功能且不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)。
Nusinersen作為ASO藥物，能夠與SMN2外顯子7的調(diào)控序列結(jié)合，取代hnRNP，從而翻譯形成全長(zhǎng)的SMN蛋白，增加功能性SMN蛋白的水平，改善患者的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元功能并減緩疾病進(jìn)展。
圖5 Nusinersen作用機(jī)制
（Exp Mol Med. 2022 Apr; 54(4): 455–465.）
PART 02
小干擾RNA（siRNA）療法
siRNA是長(zhǎng)度為21-25 nt與靶基因互補(bǔ)的小片段雙鏈RNA，進(jìn)入細(xì)胞后先形成RISC前體，然后被切斷并解離得到RISC復(fù)合物，該復(fù)合物中保留的siRNA引導(dǎo)鏈與靶標(biāo) mRNA結(jié)合，引導(dǎo) RISC 切斷該mRNA，抑制蛋白合成。
RISC 復(fù)合物切斷靶mRNA后 ，可回收利用，單個(gè) siRNA可在多輪mRNA切割中循環(huán)使用。
圖6 siRNA作用機(jī)制（Biomedicines . 2021 May 14;9(5):550.）
Inclisiran是一款由Alnylam公司開發(fā)的用于高脂血癥的siRNA療法，通過將靶向PCSK9的雙鏈siRNA與GalNAc偶聯(lián)，使其特異性進(jìn)入肝臟組織，從源頭上阻斷PCSK9的表達(dá)，從而降低LDL-C的水平，實(shí)現(xiàn)降脂的治療目的。
圖7 Inclisiran作用機(jī)制（Exp Mol Med. 2022 Apr; 54(4): 455–465.）
PART 03
適配體（aptamer）療法
Aptamer為20-70個(gè)堿基組成的單鏈DNA或RNA，經(jīng)過自身卷曲、折疊形成特定的三維構(gòu)型，并通過范德華力、氫鍵、靜電作用、堿基堆積力等，利用其空間結(jié)構(gòu)與靶標(biāo)高親和性、高特異性地結(jié)合。由于Aptamer具有良好的靶向性能，并且其三維結(jié)構(gòu)可以攜帶藥物，因此其具有成為藥物載體的潛力。
圖8 Aptamer作用機(jī)制
（Exp Mol Med. 2022 Apr; 54(4): 455–465.）
PART 04
信使RNA (mRNA)療法
外源mRNA進(jìn)入體內(nèi)后，由自體細(xì)胞表達(dá)出特定的蛋白質(zhì)，通過內(nèi)源表達(dá)功能蛋白來發(fā)揮其治療作用。
圖9 mRNA作用機(jī)制
（Exp Mol Med. 2022 Apr; 54(4): 455–465.）
編碼抗原序列的mRNA疫苗通過脂質(zhì)納米載體等遞送平臺(tái)被引入細(xì)胞，然后通過翻譯產(chǎn)生抗原，激活免疫反應(yīng)。
圖10 mRNA疫苗作用機(jī)制
（Exp Mol Med. 2022 Apr; 54(4): 455–465.）
PART 05
RNA遞送系統(tǒng)
RNA療法的遞送仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)，現(xiàn)有遞送方式可分為添加靶向片段、脂質(zhì)納米顆粒包封RNA片段以及不經(jīng)修飾直接給藥到靶器官。
圖11 RNA藥物遞送途徑
（Exp Mol Med. 2022 Apr; 54(4): 455–465.）
RNA藥物具有親水性和負(fù)電荷，不能跨越細(xì)胞膜擴(kuò)散，需要遞送載體和/或化學(xué)修飾才能達(dá)到其靶標(biāo)。當(dāng)系統(tǒng)給藥時(shí)，RNA遞送系統(tǒng)需要保護(hù)RNA免受血清核酸酶的侵害以及免疫系統(tǒng)清除，避免與血清蛋白的非特異性相互作用，并阻斷腎臟清除。雖然免疫原性和核酸酶等生物屏障通常通過化學(xué)修飾RNA來解決，但將RNA封裝到納米載體中既可以保護(hù)RNA又可以將RNA傳遞到細(xì)胞中。
圖12 RNA納米載體（Med. Chem. 2022, 65, 6975?7015.）
PART 06
寡核苷酸在大腦的定位遞送
局部定位注射是RNA藥物遞送的有效手段，定量檢測(cè)RNA藥物在靶點(diǎn)器官內(nèi)的分布和攝取，是該類藥物體內(nèi)藥理的關(guān)鍵。
通過側(cè)腦室定位注射將RNA藥物遞送至大腦，定時(shí)檢測(cè)藥物在腦部的分布。
圖13 小鼠腦部熒光
PART 07
結(jié)語
熙寧生物|精翰生物臨床前藥理藥效平臺(tái)具有豐富的CDX模型、Syngeneic 模型、免疫完全腫瘤模型。非腫瘤模型具有豐富的炎癥和自勉模型、代謝疾病模型、疼痛和CNS相關(guān)疾病模型。我們以分析科學(xué)為核心，建設(shè)有完善的檢測(cè)分析平臺(tái)，包括ELISA、WB、FACS、MSD、LC-MS/MS、ELISpot、EnVision、Simoa 、Cell Assay、qPCR、IHC/IFC、Sysmex XN、PK、Tox和血液分析等，來支持RNA等藥物的臨床前藥理藥效評(píng)價(jià)。歡迎大家后臺(tái)留言咨詢交流。
