RNA疗法的下个里程碑——超越肝脏靶向递送

2023-12-07

siRNA信使RNA核酸药物疫苗

随着科学家对RNA分子的功能及其在疾病中所执行关键作用日益深入的了解，以及mRNA疫苗在大流行时所扮演的重要角色，生物医学产业对开发RNA疗法的投入与日俱增，尤其是针对过往被认为“不可成药”的靶点，RNA疗法被视为重要的突破口之一。现今RNA疗法靶向器官仍多集中于肝脏，开发具专一性、非肝脏靶向的RNA疗法是现今产业界共同努力的目标。

RNA疗法的潜力

RNA疗法指的是使用基于RNA分子来调节生物途径以治疗疾病的疗法。RNA疗法具有许多不同形式，包含mRNA、小干扰RNA（siRNA）、微小RNA（miRNA）、核酸适配体（aptamer）等。据研究，小分子和抗体药物仅靶向人类基因组的0.05%，大多数疾病靶点缺乏明确的小分子结合的活性位点。而由于RNA能够选择性地作用于蛋白质、转录本和基因，从而拓宽了药物靶点的范围。以往被认为是“不可成药”的靶点很可能可以通过RNA疗法来靶向。

除了具有潜在更广泛作用的靶标范围外，RNA疗法还具备快速设计、开发的优势。理论上，一旦确定了RNA的化学结构和进入体内的递送方式，就可以快速设计基于RNA的药物以用于临床试验，而开发成本的降低也连带促进罕见病药物的开发。此外，通过各种合成修饰以及脂质体的包覆，RNA的稳定性得以大幅提高。诺华（Novartis）所开发的PCSK9靶向siRNA疗法Leqvio（inclisiran）在单次注射后的基因沉默效果可维持长达半年。这不仅延长了给药间隔，与其他需要频繁给药的疗法相比，更可能降低潜在的毒性和副作用。而由于RNA不会被整合入细胞基因组当中，因此RNA疗法也没有显著的遗传毒性作用。

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来源: 药明康德

RNA疗法的挑战

尽管RNA疗法具有许多显著的优势，然而这类疗法在药物递送上——尤其是靶向肝脏以外的器官组织——仍有许多挑战需要克服。过去研究发现，当siRNAs一类的RNA疗法以N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）修饰后，便可被专一地递送至肝脏，现今许多获批的肝脏靶向RNA疗法便是基于此一发现而设计。然而却很少有类似的机制被发现可应用于递送药物至其他的器官上。

此外，根据加州大学地亚哥分校（UCSD）教授Steven Dowdy博士，像siRNAs这样的RNA偶联物，药物成功作用主要的挑战是达成内体逃逸（endosomal escape）。小分子药物能够基于细胞外浓度梯度，通过被动扩散穿过细胞膜而进入细胞。相较之下，RNA分子由于分子量大、具亲水性且/或带有电荷，无法通过扩散穿过细胞膜，而必须通过胞吞作用（endocytosis）进入细胞，然而内体所含的脂质双层可能捕获并保留约99%的RNA分子并导致其降解。据研究，仅有0.3-1%的小RNA偶联物能够自内体逃脱进入靶细胞内部。

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来源: 药明康德

另一方面，开发mRNA疗法所面对最大的挑战则是免疫原性以及细胞靶向的专一性。mRNA分子药物多包覆于脂质纳米颗粒（LNP）当中递送。LNP除了可以协助mRNA分子内体逃逸，使得约5%的mRNA分子进入细胞，某些LNP表面可以与肝组织中的APOE蛋白结合，促进mRNA分子递送至肝脏。然而直至目前为止，科学家尚未发现其他特异性蛋白，能够促进LNP专一递送至其他器官。

非肝脏靶向RNA疗法的开发

开发能够有效递送至肝脏以外器官的RNA疗法是目前产业界亟欲寻求突破的方向，目前已有多款在研RNA疗法分别靶向不同器官，包含皮肤、中枢神经系统、肌肉、肺脏等：

皮肤

Turn Biotechnologies在上个月宣布，通过其专有的eTurna递送平台所开发的LNP，成功将mRNA分子专一性地递送至小鼠的真皮细胞当中，并表现出高的转染效率与基因表达。根据新闻稿，这是在没有观察到mRNA分布至其他器官的脱靶效应下，mRNA首次成功地被递送至皮肤当中。该公司预计在2024年年底前向FDA递送IND申请。

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来源: 药明康德

中枢神经系统

RNAi疗法明星公司Alnylam Pharmaceuticals所开发的C16偶联技术平台专门优化对中枢神经系统组织的递送，该平台通过在RNAi上偶联不同的脂质分子，调整它们的亲脂性以优化其靶向的专一性。今年10月底，Alnylam公布通过该平台所开发的在研RNAi疗法ALN-APP用于治疗阿尔茨海默病（AD）和脑淀粉样血管病（CAA）的临床1期试验的积极中期结果。分析显示，单剂ALN-APP的持续药代动力学活性可以长达10个月，同时观察到与AD和CAA相关的淀样蛋白片段Aβ42和Aβ40的显著降低。

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来源: 药明康德

肌肉

去年12月，Avidity Biosciences宣布其用于治疗1型强直性肌营养不良（DM1）患者的在研抗体偶联寡核苷酸（Antibody Oligonucleotide Conjugates，AOCs）药物AOC 1001在1/2期临床试验中的积极结果。分析显示，此靶向疗法可有效递送至所有病患的骨骼肌，并造成平均45%的致病DMPK mRNA水平下降，根据新闻稿，这是首次实现siRNA成功定向传递至人类肌肉组织的试验。

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来源: 药明康德

肺脏

SpliSense公司于今年10月宣布，其为特定CFTR基因突变的囊性纤维化（CF）患者开发的潜在“first-in-class”吸入式RNA疗法SPL84已成功完成1期临床试验。这一疗法原理是通过与突变CFTR RNA的靶点序列结合来调整mRNA的剪接，这使得细胞能够产生功能完整的CFTR蛋白。此外，采用吸入式给药的方式能够使肺部细胞直接吸收药物，进而促进功能完整的CFTR蛋白的表达。SPL84在试验中展示了良好的安全性和耐受性。

参考资料：

[1] Moving RNA Therapeutics Beyond the Liver. Retrieved December 4, 2023 from https://www.biospace.com/article/moving-rna-therapeutics-beyond-the-liver/[2] Kim, Young-Kook. “RNA therapy: rich history, various applications and unlimited future prospects.” Experimental & molecular medicine vol. 54,4 (2022): 455-465. doi:10.1038/s12276-022-00757-5[3] Dowdy, Steven F. “Endosomal escape of RNA therapeutics: How do we solve this rate-limiting problem?.” RNA (New York, N.Y.) vol. 29,4 (2023): 396-401. doi:10.1261/rna.079507.122[4] Turn Biotechnologies First to Deliver mRNA into the Dermis Using Proprietary LNPs, with No Distribution to Other Organs. Retrieved December 4, 2023 from https://www.prnewswire.com/news-releases/turn-biotechnologies-first-to-deliver-mrna-into-the-dermis-using-proprietary-lnps-with-no-distribution-to-other-organs-301978940.html?tc=eml_cleartime

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