核酸藥物指各種具有不同功能的DNA或RNA，可直接作用于致病的靶基因或靶信使RNA，在基因水平上發(fā)揮治療疾病的作用。作為基因治療的一種形式，治療性核酸被用于轉錄后的基因沉默或激活治療，與傳統(tǒng)藥物在蛋白水平上的作用相比，具有特異性高、強效和療效持久的優(yōu)勢。

       到目前為止，大約有17種基于核酸的藥物被FDA或EMA批準上市。其中包含4款siRNA藥物和10款ASO藥物。Ionis研發(fā)的ASO藥物Spinraza在2019年銷售額達到20.97億美元，是小核酸藥物領域的首 款“重磅炸 彈”。新冠疫情爆發(fā)以來，Moderna和輝瑞/BioNTech歷時短短數月就開發(fā)出基于mRNA技術的新冠**，上市僅一個季度就創(chuàng)造了數十億美元的全球收益。核酸藥物被戲稱為“可以拯救宇宙的技術”，重新站在聚光燈下。（圖1）

       圖1 迄今FDA或EMA批準的治療性核酸

       下文簡單介紹商業(yè)化最成功的ASO、siRNA和mRNA**以及國內核酸藥物第一股——圣諾醫(yī)藥（Sirnaomics）。

       反義寡核苷酸 （ASO）

       ASOs是一種單鏈寡核苷酸，與mRNA互補結合，阻止其翻譯，從而抑制疾病相關基因的表達；ASOs的基本機制包括:

       （1） ASOs通過空間位阻效應調控基因轉錄，導致RNA前體特異性剪切，抑制蛋白質翻譯。這種作用也被稱為非RNase H依賴調節(jié)機制；

       （2） RNase H依賴的調節(jié)機制，在這一原理中，ASO通過堿基互補配對原則與靶基因mRNA結合，招募RNase H剪切靶mRNA，阻斷靶基因的蛋白質翻譯（圖2）。

       從1998年至今，10種ASO藥物相繼上市并取得良好效果，肝靶向RNAi和ASO治療發(fā)展的一個顯著里程碑是GalNAc（N-乙酰半乳糖胺）遞送技術的發(fā)展。肝細胞上廣泛分布唾液酸核糖蛋白受體，其配體分子為 GalNAc。將GalNAc與RNAi 藥物交聯，能夠改善藥物肝靶向運輸能力，并提高肝細胞吸收藥物的效果，GalNAc技術雖提高了治療分子的組織特異性，但也將該技術的適應癥局限于肝 臟相關的代謝類疾病。

       圖2 治療性核酸的作用機制

       siRNA（small interfering RNA）

       RNAi是核酸藥物的分支，也被稱為小核酸藥物，一般包括siRNA和miRNA（微小RNA）兩類。與siRNA相比，miRNA的調控機制更為復雜，miRNA藥物主要包括miRNA模擬物和抗microrna （antimiRs），目前miRNA尚無成功商業(yè)化的案例。

       而siRNA又稱短干擾RNA或沉默RNA，是一種長度約為20-25 bp的雙鏈RNA。在siRNA介導的RNAi誘導基因沉默機制中，將合成的siRNA直接導入細胞或將外源雙鏈RNA經Dicer酶剪切形成siRNA， siRNA與細胞質中的argonaute （AGO）蛋白結合形成RNA誘導沉默復合物（RISC）。然后，正義鏈被剪切和降解，而RISC結合的反義鏈被激活，特異性地結合和剪切靶mRNA。這樣就觸發(fā)了靶mRNA的降解，從而阻礙了相應基因的翻譯（圖3）。

       然而，siRNA是一種帶負電荷的生物活性大分子，它沒有靶向組織或細胞的能力，穿透細胞膜的能力較差。siRNA在生理環(huán)境中極不穩(wěn)定，因此其遞送技術是影響siRNA藥物開發(fā)的關鍵因素。2018年，首 款上市的siRNA藥物——Patisiran被美國FDA授予突破性治療認可、優(yōu)先評審資格、快速通道資格和孤兒藥資格，它所使用的是，脂質納米顆粒（LNP）導入技術。此后，siRNA的發(fā)展以前所未有的方式加速。到目前為止，市面上已有4種已上市的siRNA藥物用于治療不同疾病。

       圖3 RNAi機制示意圖，siRNA進入細胞質后與RISC結合

       mRNA**

       mRNA治療可以通過外源引入mRNA來糾正基因表達缺陷或異常，或者將表達抗原蛋白的mRNA制成**，使機體產生免疫應答和抗體。相對于其他以核酸為基礎的治療方法，如分子量較小的siRNA和ASO， mRNA的遞送更加具有挑戰(zhàn)性。但成本低、蛋白表達快、基因整合風險低的優(yōu)勢使mRNA治療成為近年來最有前途的前沿研究領域之一。

       隨著新冠病毒（COVID-19）的流行，mRNA**越來越受到重視。2020年，輝瑞/BioNTech和Moderna在短短數月內就成功研發(fā)出兩種新冠mRNA**，僅2021年前三個季度，銷售額分別達到242億美元 和107億美元。

       核酸藥物的遞送

       siRNA的長度約為7-8nm，直徑為2-3nm。這種分子太大而不能穿過細胞膜，但又小得足以被腎小球自由清除，因為小于8nm的分子很容易被濾入尿液中。因此，一旦siRNA離開血液，它們將在膀胱中積累，并在幾分鐘到半小時內迅速排出體外，阻止它們在目標組織或細胞中積累。將siRNA封裝在囊泡中或與某些配體結合，可以有效地避免腎 臟清除，更重要的是，可以將siRNA傳遞到所需的組織或細胞。

       脂質納米顆粒（LNP）、動態(tài)聚偶聯物（DPC™），以及GalNAc-siRNA偶聯物都可以將siRNA高效遞送到肝細胞。siRNA因為含有多個磷酸酯鍵而帶有大量的負電荷，高分子量（~13-16 kD）和帶負電導致很難穿過細胞膜。裸露的siRNA只能被幾種細胞類型所吸收，如視網膜神經節(jié)細胞（RGCs）和神經元。因而研究人員致力于開發(fā)各種載體，以實現高效跨膜遞送，陽離子細胞穿透肽（CPPs）在早期成為一種選擇。

       CPPs尾部通常有豐富的精氨酸序列，它可以通過胍基與細胞表面的負磷酸鹽、硫酸鹽和羧酸鹽相互作用形成雙齒鍵。這種相互作用導致膜孔形成，使得細胞可以攝取siRNA。

       另一種策略是，siRNA的負電荷可以被帶正電荷的脂質或聚合物中和，使siRNA更容易結合到膜上，并通過吸附胞飲作用更容易內化。各種輸送系統(tǒng)，如LNPs、DPC™、TRiM™、GalNAc-siRNA偶聯物、LODER™聚合物、exosomes和多肽納米顆粒（PNPs）已經被開發(fā)（圖4），基于這些遞送系統(tǒng)，建立了大量的藥物臨床管線。

       圖4 臨床前和臨床評估的siRNA遞送平臺

       12月19日，圣諾醫(yī)藥（Sirnaomics Ltd.）宣布于12月20日起公開招股，計劃于12月30日掛牌上市，獨家保薦人為中金公司。圣諾醫(yī)藥使用其全球獨有的多肽納米顆粒 （PNP） 遞送siRNA藥物至細胞。PNP有多種獨特優(yōu)勢：

       ●PNP由易于合成的組氨酸賴氨酸多肽 （HKP） 組成，其成分都是天然氨基酸，因此降解產生天然、無毒的產品；

       ●PNP 包裹著 siRNA，用于保護它們在血液中免受周圍環(huán)境的影響。然而，一旦進入靶細胞，組氨酸基團質子化并允許有效載荷釋放到細胞質中，然后siRNA可以誘導基因沉默；

       ●每個 PNP可以攜帶多個siRNA序列；多種siRNA的遞送可產生協(xié)同效應；

       ●可以通過將HKP與要攜帶的siRNA混合來制造尺寸一致的納米粒子；

       ●PNP的遞送可以通過皮內注射（例如用于非黑色素瘤皮膚癌（NMSC））或通過靜脈內（IV）給藥（例如用于治療肝纖維化或癌癥）；

       ●PNP可歸巢于腫瘤并通過增強滲透性和保留 （EPR） 效應傳遞siRNA以抑制腫瘤生長。

       關于圣諾醫(yī)藥（Sirnaomics）

       2007 年，擁有多年核酸藥物研發(fā)經驗的陸陽博士（Patrick Lu）在美國創(chuàng)立了圣諾醫(yī)藥。在此之前，陸陽與合作伙伴在2001年創(chuàng)立了其第一家RNAi 療法公司 Intradigm，擔任執(zhí)行副總裁并代主持研發(fā)工作。創(chuàng)業(yè)前，陸陽曾在諾華任職7年，擔任實驗室負責人及資深科學家。

       圣諾醫(yī)藥將總部落地美國后的第二年3月，圣諾醫(yī)藥的中國研發(fā)中心選址蘇州，并于2012年在廣州建立了產業(yè)化中心——圣諾廣州。在 2020年，圣諾醫(yī)藥專注于mRNA藥物和**研發(fā)的子公司 RNAimmune（達冕生物）啟動運營。從其公開資料可見，RNAi和mRNA都是圣諾醫(yī)藥的聚焦方向，其中RNAi藥物的研發(fā)是公司的核心業(yè)務。

       圖5 圣諾醫(yī)藥產品管線（來源：招股書）

       圣諾醫(yī)藥最矚目的兩個核心產品，是具有首創(chuàng)優(yōu)勢的雙靶點RNAi藥物——STP705和STP707。

       目前已進入臨床IIb階段的STP705是一種TGF-β1/COX-2雙抑制劑。TGF-β1在包括皮膚癌及肝癌等多種癌癥中過度表達；COX-2的慢性升高會導致慢性肝 臟炎癥、肝纖維化及肝硬化，且在皮膚癌（鱗狀細胞癌SCC及基底細胞癌BCC）患者中也有過度表達。

       STP705可同時抑制這兩個靶點，通過抑制腫瘤細胞增值、上皮間質轉化、血管生成等機制，抑制腫瘤細胞的生長。而針對纖維化疾病，同時抑制TGF-β1及COX-2可以通過減少炎癥、激活纖維細胞的凋亡，來逆轉纖維化瘢痕的形成。STP705采取PNP遞送技術通過局部給藥的方式，直接作用于患病組織，目前正針對多種皮膚癌、皮膚組織纖維化和肝癌等疾病類型開展臨床試驗。在目前已經完成的鱗狀皮膚原位癌isSCC的I/II期試驗中，76%（19/25）的患者在治療結束時實現了病變的組織學清除，且安全耐受性良好。STP705在基底細胞癌、瘢痕疙瘩和增生性瘢痕（HTS）的早期試驗中也展現了類似的療效和安全性。

       此外，STP705已獲得美國FDA頒布的三項孤兒藥認證，用于治療肝細胞癌、原發(fā)性硬化性膽管炎和肝膽管癌，也計劃即將啟動與PD-1/L1抑制劑的聯用。STP707對比STP705的區(qū)別在于，前者的給藥途徑為全身系統(tǒng)給藥。這充分說明了PNP遞送技術的靈活性。STP707通過靜脈給藥用于多種實體腫瘤治療的IND申請在今年7月份獲得美國FDA的批準進入臨床試驗，即將于近期完成首位病患的給藥。圣諾醫(yī)藥臨床前階段產品線中開發(fā)進度最為靠前的STP122G項目，包含靶向因子XI的RNAi觸發(fā)器，采用GalAhead™遞送技術用于皮下給藥。在最近的非人靈長類的試驗中，STP122G單次皮下注射后顯示出超過26個星期靶點敲低的體內藥物效果。

       在mRNA療法及**的研發(fā)方面，圣諾醫(yī)藥子公司RNAimmune是一家專注于mRNA**及新型藥物研發(fā)創(chuàng)制的生物醫(yī)藥企業(yè)，目前其候選產品管線包括新冠**、流感**、帶狀皰疹**、廣譜RAS**和其他腫瘤**等。該公司核心產品之一，是針對新冠病毒的**候選產品RIM730，由應用脂質納米粒（LNP）遞送技術配置的編碼德爾塔變體SARS-CoV-2全長刺突蛋白的mRNA組成，使用方式為肌肉注射給藥。在體內小鼠模型中的臨床前結果顯示，RIM730成功誘導了強烈的免疫反應，取得積極試驗結果。

       在產品開發(fā)的市場布局方面，圣諾醫(yī)藥在中美兩地都有雄厚的科研生產和業(yè)務運營能力，且通過戰(zhàn)略互補中美兩地的監(jiān)管優(yōu)勢，來加速產品開發(fā)和臨床批準。同時，圣諾醫(yī)藥也在與多家中美的生物制藥公司及學術機構緊密合作，包括與信達生物及上海君實合作開發(fā)STP705和免疫檢查點抑制劑的聯合療法，與沃森生物簽訂協(xié)議共同開發(fā)抗流感核酸藥物等。

       2021年7月中旬，圣諾醫(yī)藥向港交所遞交了招股說明書，并于11月底成功通過港交所聆訊，目前正在公開招股，即將成為中國核酸藥物第一股。在新冠病毒至今仍肆虐全球而mRNA**逐步發(fā)揮效力的背景下，在中國生物醫(yī)藥產業(yè)日新月異發(fā)展而其中RNA領域進展尤為突出和矚目的背景下，圣諾醫(yī)藥的上市，將會成為全球和中國RNAi/mRNA技術產業(yè)發(fā)展的一個新的里程碑。

       專欄作家

       星星狐

       藥物化學背景，曾從事靶點調研、專利分析與突破、改良新藥方面的工作；現專注于創(chuàng)新藥分子設計；熱愛醫(yī)藥行業(yè)，愿與各位同行互相學習、進步，見證創(chuàng)新藥最好的時代。

       參考文獻：

       1， Xing-Jie Liang et al; Therapeutic siRNA: state of the art: Signal Transduction and Targeted Therapy （2020） 5:101.

       2， Sheng Cai et al; Recent advances in therapeutic nucleic acids and their analytical methods; Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 206 （2021） 114368.

       3， Walhan Alshaer et al ; siRNA: Mechanism of action， challenges， and therapeutic approaches; European Journal of Pharmacology 905 （2021） 174178.

       4， 圣諾醫(yī)藥招股書。

       5， Lei Zhang et al; Insight Into the Prospects for RNAi Therapy of Cancer; doi: 10.3389/fphar.2021.644718.