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RNA疗法的现状与未来

来源:药明康德 2018-10-26 12:23

 

 

使用反义寡聚核苷酸(antisense oligonucleotide)作为疗法的概念早在1978年就被提出,对RNA干扰(RNA interference, RNAi)的研究也在2006年获得了诺贝尔奖的认可。但是,RNA疗法的研发却并不是一帆风顺。直到最近两年,Ionis Pharmaceuticals的反义寡核苷酸疗法(ASO)Spinraza(nusinersen)和Tegesedi(inotersen),以及Alnylam Pharmaceuticals的siRNA疗法Onpattro(patisiran)才相继获得FDA的批准。这些创新疗法的批准意味着RNA疗法的技术平台正在走向成熟。在今天这篇文章里,药明康德的微信团队将向读者们介绍RNA疗法的现状以及产业发展状况。

RNA疗法的两大类型:ASO和siRNA

RNA疗法的机理是使用能够与mRNA通过碱基配对结合的寡核苷酸来影响mRNA的代谢过程,这可能包括从mRNA前体(pre-mRNA)开始的mRNA剪接和成熟过程,mRNA的运送,根据mRNA进行的蛋白转译,以及mRNA的降解过程。目前RNA疗法可以分为siRNA和ASO两大类型。

siRNA和ASO的分子特性和化学修饰手段

siRNA疗法注入患者体内的是双链寡核苷酸,其中的反义核苷酸链需要在体内经过处理与有义RNA链脱离后才能够与特定mRNA片段相结合,Alnylam公司的Onpattro属于这类疗法。而ASO在注入患者体内时就是单链寡核苷酸,它可以直接与靶点相结合。Ionis公司的Spinraza和Tegesedi都属于这种疗法。由于注入患者体内时的形态不同,siRNA和ASO药物也有不同的分子属性,需要不同的化学修饰来提高它们的稳定性和被组织和细胞吸收的能力。

双链和单链寡核苷酸的分子特性及常见修饰方法(图片来源:参考资料[1])

双链寡核苷酸的亲水性强,如果没有经过修饰的话,在组织中扩散和被细胞吸收的效果都不是很好。因此对它们的修饰和处理包括使用脂质纳米颗粒帮助将双链寡核苷酸运送到靶点组织并且保护核苷酸不被降解。另外的一种修饰方法使用N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)修饰来促进siRNA被肝细胞的靶向吸收,这种方法对双链和单链寡核苷酸都有效。

单链寡核苷酸本身的亲水性比双链寡核苷酸弱,通过硫代修饰(phosphorothioate modification)可以提高它们的稳定性,增强在组织中的扩散和被细胞吸收的能力。

除了这些最基本的化学修饰和处理方法,新一代的修饰手段在提高寡核苷酸的稳定性的同时,能够将它们与各种靶向特定组织或细胞的蛋白连接在一起,从而提高定向运送寡核苷酸的能力。

RNA疗法对基因表达的调控方式

不管使用siRNA还是ASO,它们与靶点RNA序列结合后可以通过一系列手段调节基因表达水平。最常见的作用机制是利用RNase H1或者RISC复合体对形成的双链RNA复合体进行降解,从而降低基因表达。Alnylam公司的Onpattro和Ionis公司的Tegesedi都是使用这一机理降解编码TTR蛋白的mRNA,从而达到治疗hATTR患者的效果。

而另一大类调控基因表达的作用方式不需要对双链RNA复合体进行降解,这些机制包括:通过与mRNA剪接位点的结合,抑制或增强特定RNA剪接的发生。Ionis公司治疗脊髓性肌肉萎缩症(SMA)的Spinraza就是使用这种作用机理增强SMN蛋白的表达。除了影响剪接过程以外,单链ASO还可以通过与mRNA的特定位点结合,抑制或增强蛋白转录。这些潜在作用机制增强了RNA疗法在临床应用上的潜力。让它们不但可以用于减少蛋白的表达,还可以用于增强蛋白的表达。

RNA药物调节基因表达的潜在机制:A,RNase H介导的mRNA降解;B,RISC介导的mRNA降解;C,调节mRNA的剪接;D,抑制或增强mRNA的转译;E,与微RNA竞争(图片来源:参考资料[1])

RNA疗法公司一览

提到RNA疗法的公司,我们最先想到的可能是两个名字,Ionis和Alnylam。确实,这两家公司的RNA疗法近两年来相继获得FDA批准上市,在研发ASO和siRNA疗法方面也具有丰富的经验。不过除了这两家公司以外,其它的RNA疗法公司也在努力进行ASO或siRNA产品的临床研发。下面我们来看一看这一领域的一些重要公司。

Ionis Pharmaceuticals (Akcea Therapeutics)

Ionis和它的子公司Akcea在研发ASO疗法领域可以说是领头羊之一。该公司的Spinraza在治疗SMA患者方面疗效非常显着,而治疗hATTR的Tegesedi最近也获得了FDA的批准。如今,该公司与百健(Biogen)、罗氏(Roche)、阿斯利康(AstraZeneca)、诺华(Novartis)、杨森(Janssen)和葛兰素史克(GSK)等多年大型医药公司都有合作项目。研发的ASO疗法靶向的疾病领域包括神经疾病,罕见病,心血管与肾脏疾病和癌症等领域。

Alnylam Pharmaceuticals

与Ionis在研发ASO疗法领域的地位相似,Alnylam公司在研发siRNA疗法方面也处于领先地位。除了刚刚获得批准的Onpattro以外,该公司还有多项siRNA产品已经进入3期临床试验阶段。其中,治疗高胆固醇血症的inclisiran通过降低PCSK9水平能够显着降低患者的LDL-C水平。靶向抗凝血酶(antithrombin)的fitusiran可用于治疗血友病和罕见出血疾病。而靶向氨基乙酰丙酸合成酶1(ALAS1)的givosiran在治疗急性肝卟啉症(AHPs)的3期临床试验中也表现出良好的疗效。该公司目前的研发重点方向包括遗传病,心血管和代谢类疾病,肝炎和中枢神经系统疾病。

Arrowhead Pharmaceuticals

Arrowhead Pharmaceuticals近日的重大新闻是与强生公司旗下的杨森(Janssen)公司签署了高达37亿美元的合作协议,将该公司的主打siRNA产品,治疗乙肝的ARO-HBV的研发许可授予杨森公司。Arrowhead的主要研发方向是采用siRNA疗法治疗因为遗传因素导致蛋白过度表达的疾病。除了ARO-HBV以外,该公司治疗罕见遗传病α-1抗胰蛋白酶缺乏症(AATD)的ARO-ATT也已经进入1期临床试验。除了与杨森公司的合作以外,该公司还与安进(Amgen)公司合作研发靶向心血管疾病靶点的疗法。

Sarepta Therapeutics

Sarepta公司治疗杜兴氏肌营养不良症患者(DMD)的Exondys 51(eteplirsen)已经获得FDA批准。该公司的技术平台使用二氨基磷酸酯吗啉代寡聚物(PMOs)让核糖体跳过发生突变的外显子,从而产生能够缓解DMD患者功能缺陷的抗肌萎缩蛋白。该公司的PMO技术平台使用吗啉(morpholine)代替RNA中的核糖(ribose),这一置换在保持PMO能够与特定RNA序列正常结合的同时,提高了PMO的稳定性。目前,该公司有多项治疗DMD的PMO疗法在3期临床试验中接受检验,用于治疗在编码肌萎缩蛋白的DMD基因不同外显子上发生变异的患者。

Quark Pharmaceuticals

Quark公司靶向p53基因的siRNA疗法QPI-1002已经进入3期临床试验,用于防止和缓解移植肾功能延迟恢复(DGF)。在治疗眼科疾病方面,靶向胱天蛋白酶2(caspase 2)的QPI-1007也已经开始3期临床试验。Quark公司同时与诺华辉瑞(Pfizer)公司达成研发协议,分别研发靶向p53基因和靶向RTP801基因的siRNA疗法。

这一领域还有其它的生物技术公司在开发ASO或siRNA疗法,例如Antisense Therapeutics,Wave Life Sciences,Benitec Biopharma等等。其中Wave Life Sciences与武田(Takeda)和辉瑞公司都达成了合作协议。而Benitec公司也与Axovant Sciences达成研发协议治疗神经疾病。

结语

随着RNA疗法技术的日趋成熟,大型医药公司对这一领域的投入也日渐增多,除了上面提到过的多项合作以外,赛诺菲(Sanofi)和再生元(Regeneron)与Alnylam公司也达成了研发合作协议。据统计,目前有20多个ASO疗法在2-3期临床试验中接受检验,而在siRNA疗法方面,也有十多个2-3期临床项目正在进行中。因此,在未来数年,我们可能看到更多RNA疗法获得批准上市。

诚然,在开发RNA疗法的道路上仍然有需要面对的挑战,作为一种新的治疗模式,这类疗法在接受监管机构审查时面对更多的不确定性。近日Ionis公司治疗家族性乳糜微粒血症综合征(FCS)的Waylivra(volanesorsen)在获得独立咨询委员会正面意见后仍然未能获得FDA批准就是一个很好的例子。将靶向RNA的药物运送到靶点器官的同时防止严重副作用的产生仍然是这一领域需要解决的挑战。不过我们相信随着科学研究和临床研发的进一步发展,这一类型的疗法有望继小分子和生物制剂之后,成为一种主流的治疗模式。(生物谷Bioon.com)

 

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