10月7日,2024年诺贝尔生理学或医学奖颁布给了Victor Ambros和Gary Ruvkun两位科学家,以表彰其发现了microRNA(简称miRNA)及其在转录后基因调控中的作用,并阐明了控制基因活动的基本原则。
图片来源:诺贝尔生理学或医学奖委员会
虽然,在此之前,大众对诺贝尔医学奖的猜测大多集中于glp-1等产业应用较广泛的领域,但其实miRNA无论是学术意义,还是现阶段的产业落地速度,都并不逊色于前者,而诺贝尔官方将医学奖颁给miRNA或许某种程度上也不失为对未来作为创新疗法的潜力认可。
那么,miRNA究竟是何方神圣,目前全球产业界的布局又推进至何种程度了呢?
获奖实至名归
miRNA参与人类1/3的基因调节
其实,在过去很长一段时间里,人们一直遵循的都是由佛朗西斯·克里克1958年提出的中心法则,即遗传信息必须从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质,再由蛋白质执行各种生命功能。
而随着科学家对人类基因的探索愈发深入,人们却逐渐意识到RNA原来可以分为两种:一种是参与编码蛋白质的编码RNA,仅占全部RNA的2%左右;另一种则是不参与编码蛋白质的非编码RNA,占全部RNA的98%,而miRNA正是“非编码RNA”的主要代表之一。
miRNA在翻译过程中的作用不同于大多数同类,其主要执行的是监督、调节编码RNA与效应蛋白的作用,可以将其想象成工地里的“施工员”,几乎参与了所有的生物学功能,以至于人类近1/3的基因均由miRNA进行调节。
而也正是因此,miRNA在近20年里一直都是科学界的研究热点,期间全球各大期刊发布了不低于18万篇相关的科学研究文章,仅就连国内与之相关的研究论文也多达2万余篇,充分彰显了这个“新大陆”的辽阔与前景。
堪比siRNA
miRNA趋势性同样明显
众所周知,在新药蓬勃发展的今天,小核酸药物被认为是将带来“除小分子药和抗体药之外的第三次制药浪潮”的关键,而对于目前的小核酸药物开发,目前主要的思路有三种:
可以针对细胞内的mRNA、非编码RNA(ncRNA)等,沉默抑制该基因的表达,以影响最终蛋白的表达,即RNA干扰疗法。
对于由蛋白缺乏导致的疾病,也可引入上调目标基因的表达,通过saRNA实现。
直接引入mRNA表达新的所需的蛋白,比如大家熟悉mRNA疫苗(所以说是子集) 。
其中,RNA干扰疗法是目前小核酸领域最受关注的存在,而其中除了熟知的siRNA外,miRNA也是该疗法中的主要构成之一。
只不过siRNA的研究进度更为靠前,其在抑制效率已足够优秀的情况下,miRNA就显得没那么亮眼了。但其实,miRNA与siRNA两者在很多方面均存在着较明显的差异点:
表1. siRNA与miRNA的主要区别点
分类
siRNA
miRNA
体内作用
RNA干扰
RNA干扰
序列长度
21-23nt
19-25nt
结构
双链RNA
单链RNA
互补程度
完全互补
部分互补
来源
人工体外合成
内源
Dicer酶加工过程
对称加工
不对称加工
作用位置
任何部位
靶标基因3′-UTR区
作用方式
下调
上调+下调
靶标RNA数量
一对一
一对多
数据来源:公开数据来源
其中,miRNA对比siRNA在功能上的特定优势主要有三点,分别是:
可同时靶向多个基因,miRNA对序列的匹配要求不高,不需要像siRNA那样完全与目标基因匹配,因此原则上可以结合并抑制多种靶mRNA,以此形成庞大而复杂的调控网络。
靶点选择广泛,miRNA非编码RNA的特性导致其在靶点选择比ASO等疗法范围更广,理论上可治疗的疾病也更多。
多样化的调节方式,与单纯降低基因表达的siRNA不同,miRNA既可以下调也可以上调mRNA的表达水平。
因此,miRNA在原理上的成药空间并不低,只是受限于相关研究的不足,以及产业界对miRNA的认知不足,其领域内的发展速度较siRNA更为缓慢,但随着miRNA的基础研究水平上升,其与多种疾病的关联性被确定,未来其在肿瘤、心血管疾病、代谢性疾病(如糖尿病等)、免疫疾病、神经类疾病、传染病等领域,都有着极大的应用空间。
甚至已有不少创新Biotech企业开始布局。
三足鼎立
miRNA海外格局初成
虽然,原则上miRNA的发现时间不长,目前也并无任何一款相关新药上市,但其产业化落地速度却是极快,尤其是海外领域。
其中,基于miRNA的诊断方法应用最广泛,比如将miRNA用于肿瘤转移、肿瘤恶性程度,或肿瘤的早期诊断就是目前miRNA最被看重的板块,此外,循环miRNA也可以用于心血管疾病、肾病和神经退行性疾病的诊断等等。
排除miRNA在疾病诊断方面的广泛应用,如肿瘤转移、肿瘤恶性程度与肿瘤的早期诊断等,在miRNA作为药物治疗靶点方面,目前已有不少突破性进展,如利用基因编辑技术针对 miRNA 治疗疾病,目前已有多种经过临床试验的 miRNA 分子靶向药物面世。
统计miRNA领域全球在研新药,目前共有92项miRNA疗法在研,虽其中绝大部分管线尚处于临床前阶段,但仍有7款创新疗法率先进入临床,且初步展现出一定的临床优势,其中:
Causeway针对肱骨外上髁炎的CWT-001研究进展最快,已推进至临床II期。
Apic Bio的APB-102、UniQure的AMT-260与AMT-130目前已进入临床I/II期。
InteRNA针对实体瘤的INT-1B3处于临床I期。
JBT-miR2与APB-101处于临床申请阶段。
表2. 全球部分临床阶段的“miRNA”疗法(点击查看大图)
数据来源:公开数据来源
而其中,Causeway、Apic Bio与UniQure作为现阶段miRNA领域的技术三巨头,几乎占据了该领域绝大多数的技术推进力,未来也大概率将是MNC推进相关产业合作的首选。
miRNA先驱:UniQure
UniQure于1998年在荷兰成立,其致力于治愈性基因疗法在肝脏代谢、中枢神经系统和心血管领域的开发应用,是基因治疗领域的先行者,同样也是miRNA领域的技术龙头之一。
目前,该企业全球员工超400人,经历多轮融资之后,已于美国纳斯达克成功上市,并且在资金与人才的双重助力之下,成功建立了独有的两大技术核心平台。
其中miQURETM技术是UniQure专有的下一代基因沉默平台,旨在降解致病基因,而不产生脱靶毒性,并通过继发性外泌体介导的递送诱导整个靶器官的沉默。
使用该技术设计的基因治疗候选药物结合了专有的治疗性miRNA,并通过AAV递送,能够提供持久的活性。在临床上展现出众多优势,如组织特异性的增强、细胞核基因的改善、未产生与miRNA或mRNA相关的不良影响等。
目前,UniQure共有5条miRNA相关管线,其中AMT-260与AMT-130的临床推进最为迅速,目前已进入了临床Ⅰ/Ⅱ期,是UniQure最核心的临床管线之一。
表3. UniQure共有5条miRNA相关管线
药品成分
研发机构
全球最高状态
全球适应症在研状态
疾病领域
项目最新进展时间
项目最新进展
AMT-260
UniQure biopharma,Corlieve Therapeutics
临床I/II期
临床I/II期: 颞叶癫痫发作
神经系统疾病
2023年11月15日
NCT06063850开始招募
AMT-130
UniQure biopharma
临床I/II期
临床I/II期: 亨廷顿舞蹈病
神经系统疾病,罕见病
2024年10月3日
NCT04120493招募完成
AMT-240
UniQure biopharma
临床前
临床前: 阿尔兹海默病
神经系统疾病,精神障碍疾病
2021年12月21日
阿尔兹海默病临床前 (进行中)
AMT-161
UniQure biopharma
临床前
临床前: 肌萎缩侧索硬化症
罕见病,骨骼肌肉系统疾病,神经系统疾病
2023年5月18日
肌萎缩侧索硬化症
AMT 150
UniQure biopharma
临床前
临床前: 脊髓小脑性共济失调
神经系统疾病,罕见病
2021年12月21日
脊髓小脑性共济失调临床前 (进行中)
数据来源:公开数据来源
AMT-260,是2016年UniQure收购Corlieve所获得的项目资产。作为一种拟用于治疗颞叶癫痫的AAV基因疗法,其采用了miRNA沉默技术来靶向抑制颞叶癫痫(TLE)患者海马体中异常表达的kainate受体,能有效地减少了皮质神经元中GluK2的表达。
在临床前数据显示,AMT-260能有效降低癫痫样活性和过度扩张,阻断患者异常放电。目前其关于内侧颞叶癫痫适应症的II期试验正在进行,计划将于2026年完成主要临床数据的收集。
AMT-130,是UniQure利用了其专有的miQURETM沉默技术设计的,由microRNA和载体AAV5组成,递送入脑后能够抑制突变亨廷顿蛋白的产生。
在一项AMT-130治疗亨廷顿舞蹈症I/II期临床试验低剂量队列中,AMT-130耐受性良好,未发生与AMT-130相关的严重不良事件,且MRI成像未显示任何具有临床意义的安全性信号。后续12月随访中,接受AMT-130治疗的患者在12个月时脑脊液中的神经丝轻链(NfL)接近基线,相较于对照组有较好改善。
miRNA黑马:Causeway
从数据上看,Causeway是现阶段全球领域miRNA疗法研究推进最快的企业之一,作为一家2017才成立的biotech企业,其致力于开发新型microRNA疗法,专注于常见的肌肉骨骼和年龄相关疾病,并始终相信miRNA疗法几乎有无限的治愈潜力。
其认为,递送是miRNA靶向技术用于治疗的主要障碍。虽然,肝脏是寡核苷酸疗法能够可靠递送的唯一器官。然而,一个值得注意的例外是局部递送,其拥有用药量小、有限的系统吸收、更高安全性与更低的商业化成本等诸多优势,这也是为何Causeway会选择肌肉骨骼和年龄相关疾病的根本原因。
目前,该公司管线进展最快的是CWT-001(临床Ⅱ期),是一种化学合成的microRNA-29a(miR29a)模拟物,针对肌腱病,在之前一项针对网球肘患者进行的1b期临床试验中,替诺米似乎安全且耐受性良好;一项具有疗效终点(肘关节功能、疼痛和肌腱再生)的多中心2期研究已于2023年夏季开始招募。
图片来源:Causeway官网
另外,据其公司官网数据显示,其miRNA管线中还有针对骨关节炎、皮肤老化的OsteoMiR与DermaMiR,有望继CWT-001之后,迅速进入临床阶段。
miRNA大拿:Apic Bio
Apic Bio是一家创新型基因治疗公司,致力于推动罕见病的基因疗法发展。2017年由麻省大学医学院(UMMS)衍生而来,并于之后几年连续获得多次融资。
Apic Bio主打方向为腺相关病毒(AAV)基因疗法,核心管线主要有APB-102与APB-101等多款创新疗法,而在miRNA领域,现阶段Apic共有四款创新疗法涉及,其中APB-102推进最快,目前已处于临床Ⅰ/Ⅱ期,APB-101正处于临床申请阶段,CNS disease与APB-105则尚处于临床前阶段。
表4. 腺相关病毒(AAV)基因疗法
药品成分
研发机构
全球最高状态
全球适应症在研状态
疾病领域
项目最新进展时间
项目最新进展
APB-102
Apic Bio,UniQure biopharma
临床I/II期
临床I/II期: 肌萎缩侧索硬化症
罕见病,骨骼肌肉系统疾病,神经系统疾病
2024年08月1日
NCT06100276首例入组
APB-101
Apic Bio,UMass Chan Medical School(大学)
申请临床
申请临床: α-1抗胰蛋白酶缺乏症
消化系统疾病,呼吸系统疾病,罕见病
2021年12月2日
α-1抗胰蛋白酶缺乏症临床研究 (申请中)
CNS disease(Apic Bio)
Apic Bio
临床前
临床前: 中枢神经系统疾病
神经系统疾病
2021年12月2日
中枢神经系统疾病临床前 (进行中)
APB-105
Apic Bio
临床前
临床前: 肌萎缩侧索硬化症
罕见病,骨骼肌肉系统疾病,神经系统疾病
2021年12月2日
肌萎缩侧索硬化症临床前 (进行中)
数据来源:公开数据来源
作为Apic的 主打产品,APB-102是一款针对遗传性肌萎缩侧索硬化症(SOD1-ALS)的基因疗法,由重组AAVrh10载体表达组成,该载体表达微核糖核酸(miRNA),miRNA旨在敲低SOD1的表达,减缓或逆转有SOD1突变的患者的ALS进展。临床前概念性研究已经证明APB-102可抑制突变SOD1基因活性。
在SOD1-ALS小鼠模型的临床前研究表明,APB-102大大提高了患病小鼠的生存率。在啮齿类动物和非人灵长类动物中,在建议的临床剂量下,脊髓运动神经元的SOD1也有相关减少。APB-102已于2021年4月获批临床,并先后获得 FDA 的孤儿药和快速通道指定,Apic Bio预计将在今年下半年启动相关临床Ⅰ/Ⅱ期试验。
2023年1月23日,Apic Bio与UniQure达成合作,后者引进了Apic的APB-102,并成功获得了该药的开发和商业化权利。
继续观望
国内miRNA落地尚需时日
相较于国外,国内miRNA赛道发展相对更慢,布局企业主要的方向还主要集中于诊断方向,如觅瑞集团致力于miRNA及其他非编码RNA作为生物标志物的诊断产品创新及临床转化等。
至于miRNA治疗领域方面,国内现阶段相关管线基本尚处于临床前阶段,且绝大多数相关疗法均为国内大学、研究机构发起的研究,企业对该领域的兴趣存在较大的缺失,导致国内相关临床管线推进相对缓慢。
而如此差异的根本原因,主要是海内外新药研究的格局不同所致,就目前而言,国内新药产业仍多以fast follow为主,对于miRNA之类在海外没有明确临床数据验证的情况下,国内短期内的兴趣不会有所提升,也很难看到新玩家的加入。
表5.国内部分“miRNA疗法”涉及管线
药品成分
靶点
研发机构
全球最高状态
全球适应症在研状态
T-155
(云海生物)
miR-155
成都云海四面体生物科技有限公司,四川大学(大学)
临床前
临床前: 脉络膜新生血管,免疫系统疾病
miR-22
(云海生物)
miR-22
成都云海四面体生物科技有限公司,四川大学(大学)
临床前
临床前: 视神经疾病
miR-200c
(复旦)
HSPA9
复旦大学(大学)
临床前
临床前: 卵巢上皮癌
miR-708
NRAS
国立清华大学(大学)
临床前
临床前: 肿瘤
ARVN601
-
极目生物有限公司
临床前
临床前: 青光眼
AAV9-hSMN1-dual-amiR(纽欧申)
SOD1
纽欧申医药(上海)有限公司
临床前
临床前: 肌萎缩侧索硬化症
AAV therapy to treat C9orf72 HRE-caused ALS(纽欧申)
C9orf72
纽欧申医药(上海)有限公司
临床前
临床前: 肌萎缩侧索硬化症
T-155
(云海生物)
miR-155
成都云海四面体生物科技有限公司,四川大学(大学)
临床前
临床前: 脉络膜新生血管,免疫系统疾病
miR-22
(云海生物)
miR-22
成都云海四面体生物科技有限公司,四川大学(大学)
临床前
临床前: 视神经疾病
miR-200c
(复旦)
HSPA9
复旦大学(大学)
临床前
临床前: 卵巢上皮癌
miR-708
NRAS
国立清华大学(大学)
临床前
临床前: 肿瘤
ARVN601
-
极目生物有限公司
临床前
临床前: 青光眼
AAV9-hSMN1-dual-amiR(纽欧申)
SOD1
纽欧申医药(上海)有限公司
临床前
临床前: 肌萎缩侧索硬化症
AAV therapy to treat C9orf72 HRE-caused ALS(纽欧申)
C9orf72
纽欧申医药(上海)有限公司
临床前
临床前: 肌萎缩侧索硬化症
数据来源:公开数据来源
或许,在大多数国内企业看来,现阶段入局miRNA风险过大,无论是成药性,还是商业化可能都还存在较大的局限性,短期内很难看到较为明显的投资回报,与其不断试错,不如继续观望来得更稳健一点。
小结
显而易见,miRNA虽有诺奖加持,且也基本符合核酸药物引领产业变革的大势,但就目前而言,我们对其的了解仍相对早期,miRNA要成功走向产业化,仍有诸多研究与开发上的挑战。
在研究层面,疾病机制的突破、关键工艺合成技术、递送技术的革新、序列设计与优化、工艺工程放大等问题仍需全球各界一同努力。
在商业化层面,要想将该疗法推进至全球,单纯靠创新biotech企业明显不现实,过程中一定需要MNC与全球各地本土企业的加入。
只有兼顾成药性与商业化趋势之后,miRNA才算是迈出了成功的第一步。在不久的将来才有希望成为精准医疗领域的后起之秀,在小核酸领域绽放光芒,为医药产业带来一场全新的革命。
来源 | 博药(药智网获取授权转载)
撰稿 | 弎
责任编辑 | 八角
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