小核酸藥物的春天來(lái)了？

小核酸藥物全球市場(chǎng)規(guī)模從2016年0.1億美元已增長(zhǎng)至2021年32.5億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)217.8%，預(yù)計(jì)到2025年全球小核酸藥物銷售額將突破100億美元。截至目前，全球已有15款小核酸藥物上市，還有近300款藥物在研發(fā)階段，其中60%仍處于臨床前階段。小核酸藥物行業(yè)靜待花開(kāi)！

獲批上市的小核酸藥物匯總

小核酸藥物是一種從基因轉(zhuǎn)錄后、蛋白質(zhì)翻譯前階段進(jìn)行調(diào)控的療法，作用于蛋白質(zhì)合成上游。相比現(xiàn)有小分子和抗體藥物，在轉(zhuǎn)錄水平上實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的治療，不受不可成藥蛋白的制約、治療效率高、特異性強(qiáng)、作用靶點(diǎn)多、研發(fā)成功率高，具有不可限量的發(fā)展?jié)摿?。目前全球小核酸藥物平均每年獲批約2款，占FDA批準(zhǔn)藥物總數(shù)的5%左右，其處境類似20年前的抗體藥物。春天的到來(lái)，必然要經(jīng)受得住寒冬的考驗(yàn)。

小核酸藥物研發(fā)仍然存在部分技術(shù)難關(guān)有待突破，包括RNA設(shè)計(jì)、化學(xué)修飾、肝臟以外組織的特異性遞送難題、脫靶毒性及藥物規(guī)模性生成等問(wèn)題。一旦技術(shù)問(wèn)題實(shí)現(xiàn)突破，小核酸藥物有望迎來(lái)行業(yè)快速發(fā)展階段，成為繼小分子和抗體藥物之后的第三類主流藥物。

siRNA藥物

從藥物管線來(lái)看，基本可以分為ASO和siRNA兩大藥物類型。在現(xiàn)階段獲批上市的15款小核酸藥物中，ASO藥物9款、siRNA藥物5款、Aptamer藥物1款。ASO和siRNA同屬小核酸藥物家族，他們各有千秋。

總的來(lái)說(shuō)，ASO藥物和siRNA藥物都是潛在有效的RNA干擾技術(shù)，與ASO相比，siRNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以反復(fù)多次引導(dǎo)靶mRNA切割，具有更高的效率。具體選擇哪種干擾方式，取決于研究人員對(duì)特定疾病的研究和理解，以及對(duì)藥物的針對(duì)性需求。

siRNA發(fā)展歷程

siRNA是與靶基因互補(bǔ)的長(zhǎng)度為21-25nt的小片段雙鏈RNA。目前，siRNA技術(shù)已經(jīng)成為研究和治療各種疾病的重要工具，包括癌癥、病毒感染、遺傳性疾病等。同時(shí)，siRNA技術(shù)也在不斷發(fā)展，如引入化學(xué)修飾、載體等改進(jìn)措施，以提高siRNA的穩(wěn)定性和生物活性。

》1998年，由Andrew Fire和Craig Mello等科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，他們發(fā)現(xiàn)雙鏈RNA（dsRNA）可以介導(dǎo)RNA干擾（RNAi），通過(guò)切割靶向mRNA的siRNA來(lái)抑制基因表達(dá)。這項(xiàng)研究引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，并使RNAi成為熱門研究領(lǐng)域。

》2001年，Elbashir等人首次報(bào)道了使用合成的siRNA分子實(shí)現(xiàn)RNA干擾的方法，并成功抑制了EGFP基因的表達(dá)。隨后，siRNA技術(shù)被廣泛用于基因沉默、基因功能研究和潛在的治療應(yīng)用等領(lǐng)域。

》2006年，Alnylam Pharmaceuticals公司研制出了第一種臨床前siRNA藥物，用于治療RPI基因表達(dá)異常導(dǎo)致的疾病。

》截至2022年，Alnylam公司共有四款RNAi療法獲得美國(guó)FDA的批準(zhǔn)上市。這些藥物分別是用于治療淀粉樣變性病的Onpattro，用于治療原發(fā)性高膽固醇血癥的Givosiran，用于治療原發(fā)性高草酸尿癥I型的Oxlumo（lumasiran）以及用于遺傳性ATTR（hATTR）淀粉樣變性的Vutrisiran。

siRNA作用機(jī)制

siRNA分子由21-23個(gè)核苷酸組成，由一個(gè)富含腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（U）的雙鏈RNA組成。siRNA能夠在胞質(zhì)中結(jié)合到RISC（RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物）中，并與RISC中的蛋白酶一起將其單鏈化。siRNA的作用機(jī)制可分為以下步驟：

1． siRNA與RISC復(fù)合物結(jié)合：siRNA進(jìn)入細(xì)胞后，與RISC（RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物）復(fù)合體結(jié)合，形成“活性RISC復(fù)合物”。

2． siRNA解旋并與目標(biāo)mRNA互補(bǔ)配對(duì)：RISC復(fù)合物解旋siRNA，將其中的單鏈RNA（“導(dǎo)引鏈”）與靶mRNA的互補(bǔ)區(qū)域配對(duì)。該配對(duì)主要是由siRNA的5'端部分與目標(biāo)mRNA的3'端非翻譯區(qū)（UTR）的互補(bǔ)區(qū)域結(jié)合，形成RNA-RNA雙鏈復(fù)合物。

3． 靶mRNA切割或翻譯抑制：RISC復(fù)合物中的“核酸酶活性中心”利用導(dǎo)引鏈作為模板，對(duì)靶mRNA進(jìn)行特定位置的剪切，從而破壞其結(jié)構(gòu)，并導(dǎo)致其降解或者翻譯受到抑制。這種特異性的靶向降解或翻譯抑制是siRNA的關(guān)鍵作用機(jī)制。

siRNA化學(xué)修飾

siRNA（小干擾RNA）是一種用于基因靶向治療的有效工具，但其在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定性、傳遞效率、特異性等方面仍然存在一些挑戰(zhàn)。因此，對(duì)siRNA進(jìn)行化學(xué)修飾是提高其生物利用度和臨床應(yīng)用價(jià)值的重要途徑。siRNA化學(xué)修飾的方法主要包括以下幾種：

1. 磷酸二酯鍵修飾：通過(guò)化學(xué)改變siRNA磷酸二酯鍵的結(jié)構(gòu)，可以提高siRNA在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定性和抗核酸酶降解的能力。常見(jiàn)的修飾包括2'-氧甲基（2'-O-Me）、2'-氟（2'-F）和磷酸二酯膽堿（PC）等。

2. 核苷酸堿基修飾：將siRNA的核苷酸堿基進(jìn)行修飾，可以提高其與mRNA的配對(duì)效率和特異性。常見(jiàn)的修飾包括2'-氧甲基、2'-氨基和N-甲基二異硫脲等。

3. siRNA末端修飾：在siRNA的3'端或5'端引入化學(xué)修飾基團(tuán)，可以改變siRNA的結(jié)構(gòu)和親水性，從而提高siRNA在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定性。常見(jiàn)的修飾包括羥基（OH）、磷酸二酯基（PO4）和膽堿基（Chol）等。

4. 胺基酸修飾：在siRNA中引入胺基酸修飾，可以提高siRNA在細(xì)胞內(nèi)的特異性。常見(jiàn)的修飾包括N-乙酰半胱氨酸（Ac-Cys）和N-乙酰賴氨酸（Ac-Lys）

需要注意的是，siRNA化學(xué)修飾雖然可以提高其生物利用度和臨床應(yīng)用價(jià)值，但也可能對(duì)siRNA的靶向性和安全性產(chǎn)生影響。因此，需要根據(jù)具體應(yīng)用情境和研究需要，綜合考慮化學(xué)修飾的選擇和優(yōu)化。

siRNA遞送方式

siRNA在細(xì)胞內(nèi)的遞送是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。目前常用的siRNA遞送方式主要包括以下幾種：

1) 載體介導(dǎo)遞送：利用納米粒子等載體將siRNA包裝成復(fù)合物，以提高其細(xì)胞膜穿透能力和抗核酸酶降解的能力。載體主要分為病毒載體和非病毒載體。病毒載體效率較低且進(jìn)入人體后會(huì)引起免疫反應(yīng)，現(xiàn)在使用較少。非病毒載體中較為常用的是納米顆粒和綴合物偶聯(lián)。這種方法適用于In vitro和In vivo的實(shí)驗(yàn)。

2) 靶向遞送：通過(guò)利用針對(duì)腫瘤細(xì)胞表面分子的抗體、蛋白質(zhì)或低分子量化合物等物質(zhì)，將siRNA導(dǎo)向到腫瘤細(xì)胞中，提高siRNA的靶向性。常用的靶向物質(zhì)包括RGD肽、抗HER2抗體等。這種方法適用于In vivo的實(shí)驗(yàn)。

3) 直接注射遞送：將siRNA溶解在鹽水、PBS等緩沖液中，通過(guò)直接注射到腫瘤組織或其他組織中，以達(dá)到直接傳遞siRNA的目的。這種方法比較簡(jiǎn)便，適用于In vivo的實(shí)驗(yàn)。

不同的siRNA遞送方式有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。在具體應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要和研究目的進(jìn)行選擇和優(yōu)化。同時(shí)，siRNA遞送還存在一些挑戰(zhàn)，如細(xì)胞毒性、免疫反應(yīng)和生物穩(wěn)定性等問(wèn)題，需要繼續(xù)加強(qiáng)研究。綴合物偶聯(lián)遞送系統(tǒng)因具有較顯著的藥效和安全性在眾多遞送系統(tǒng)中脫引而出。截止2022年，已有3款基于GalNac偶聯(lián)遞送系統(tǒng)的藥物獲批上市。GalNAc 作為亞洛曲蛋白受體（ASGPR）的配體，是一種特異性高表達(dá)于肝細(xì)胞膜表面的內(nèi)泌受體，幾乎沒(méi)有由其他細(xì)胞表達(dá)，因此也主要用于肝臟給藥。

泓迅生物助力siRNA藥物研發(fā)

泓迅生物擁有標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)流程，領(lǐng)先設(shè)計(jì)與先進(jìn)制造，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的siRNA化學(xué)合成平臺(tái)！多種siRNA修飾類型與定制化寡核苷酸偶聯(lián)物，μg-g級(jí)合成規(guī)格，滿足您從研發(fā)級(jí)別到制造級(jí)別的應(yīng)用需求。

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References

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