隨著核酸分子結(jié)構(gòu)和功能的不斷闡明及核酸合成技術(shù)的提高和成本的大幅度下降，核酸研究和藥物創(chuàng)新逐漸成為精準(zhǔn)生物醫(yī)學(xué)和疾病治療的熱點(diǎn)。核酸也因其獨(dú)特的化學(xué)生物學(xué)功能成為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的新星。經(jīng)過不懈的努力探索，近年來，核酸藥物已在病毒、高膽固醇、基因表達(dá)編輯、視覺失明和肝靜脈阻塞等類疾病治療中嶄露頭角，體現(xiàn)出核酸藥物領(lǐng)域的巨大潛力和優(yōu)勢(shì)。核酸藥物通常由天然或修飾的脫氧核糖核苷或核糖核苷聚合而成，包括 DNA、RNA、反義寡核苷酸(ASOs)和核酸適配體等。目前，研究進(jìn)展較快且已在臨床中應(yīng)用的核酸藥物主要有ASOs、siRNA、mRNA和核酸適配體。

       1、ASOs藥物

       反義寡核苷酸（ASOs）是一種常見的DNA類藥物，通常為長(zhǎng)度13~30堿基的單鏈短DNA 序列。ASO通過利用與靶基因互補(bǔ)的寡核苷酸序列，在靶點(diǎn)位形成 DNA/RNA 雙鏈結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致基因功能被抑制。ASO 除了靶向 mRNA 基因，也可以靶向Micro RNA（miRNAs），其中靶向miRNA的ASO被稱為antimir 或antagomir。ASO 發(fā)揮作用的方式不僅可以通過形成一個(gè)強(qiáng)大的雙鏈結(jié)構(gòu)導(dǎo)致空間位阻，還可以誘導(dǎo) RNase H切割 RNA鏈。RNase H是一種內(nèi)源性酶，能夠識(shí)別DNA/RNA 雙鏈，并特異地切割RNA 鏈。因此，ASOs形成的雙鏈可以催化RNase H的定向切割。

       ASOs 的研究早于其他核酸藥物，迄今為止，被 FDA 批準(zhǔn)上市的反義核酸藥物有9種，有2款早期的ASO藥物由于銷售額過低等原因退市，目前仍在市場(chǎng)的有7款。

       Vitravene于1998年批準(zhǔn)上市，是FDA批準(zhǔn)的首例上市核酸藥物，用于治療免疫功能低下患者(主要指艾滋病患者) 的巨細(xì)胞病毒性視網(wǎng)膜炎。其可與巨細(xì)胞病毒(CMV)CMV-IE2的 mRNA 特異性結(jié)合，然后RNase H 識(shí)別并水解靶向mRNA，最終導(dǎo)致CMV復(fù)制所必須的蛋白質(zhì)IE2合成受阻，從而抑制CMV的增殖并達(dá)到治療效果。由于高活性抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法(HAART) 的快速發(fā)展，巨細(xì)胞病毒的病例數(shù)量急劇下降，目前本品已停止上市。

       2013年1月，F(xiàn)DA 批準(zhǔn)Kynamro用于治療純合子家族性高膽固醇血癥(HoFH)。低密度脂蛋白( LDL) 顆粒過多是導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)鍵，而載脂蛋白B100 (ApoB-100) 是運(yùn)載這些脂蛋白顆粒的主要蛋白，因此以ApoB100作為藥物靶點(diǎn)是治療HoFH 的最重要的突破口。Kynamro的靶標(biāo)為ApoB-100 mRNA，其可特異結(jié)合于ApoB-100 mRNA，RNase H通過特異水解ApoB-100 mRNA 使 ApoB-100 合成受阻從而降低膽固醇，目前本品也已停止上市。

       2016年9月，EXONDYS 51（eteplirsen）被FDA批準(zhǔn)上市，成為第1個(gè)獲批治療杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥(DMD)的磷酰二胺嗎啉代寡核苷酸。DMD患者是由于DMD 基因突變，造成前信使 RNA( Pre-mR-NA) 形成 mRNA 過程中一或數(shù)個(gè)外顯子移除，改變編碼閱讀框，終止密碼子提前而不能表達(dá)功能性抗萎縮蛋白( atrophy protein)。eteplirsen 可與該蛋白PremRNA的外顯子51 特異性結(jié)合，在 Pre-mRNA 剪接過程中去除外顯子51，恢復(fù)下游閱讀框并產(chǎn)生截短且有部分功能的抗肌萎縮蛋白，達(dá)到治療的效果。

       2016年12月23日，Spinraza（nusinersen）被FDA批準(zhǔn)用于脊髓性肌萎縮(SMA)治療。。SMA是由于 SMN1 基因功能缺失性突變導(dǎo)致，人類中有類似于SMN1 基因的拷貝-SMN2基因，SMN2基因可編碼無外顯子7的不穩(wěn)定蛋白( SMN△7) 。此藥物可特異穩(wěn)定地結(jié)合于SMN2 Pre-mRNA 外顯子7下游的內(nèi)含子剪接消 音 器( ISS-N1) 上，阻止 SMN2 外顯子7被剪切，使包含有外顯子7的SMN2 mRNA 轉(zhuǎn)錄本的量和全長(zhǎng)SMN 蛋白的量上調(diào)而達(dá)到藥物作用。2019年2月，Spinraza（nusinersen）獲批在中國(guó)上市，成為了國(guó)內(nèi)第一個(gè)治療SMA的藥物。

       2018年，Tegsedi（inotersen）獲批上市，用于遺傳性轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白淀粉樣變性（hATTR）成人患者，治療其第1階段或第2階段多發(fā)性神經(jīng)病變。Tegsedi可抑制TTR蛋白（包括突變型和野生型）的生成。Tegsedi顯示的臨床益處與甲狀腺素（TTR）蛋白的大量降低有關(guān)，這是hATTR淀粉樣變性的內(nèi)在病因。Tegsedi與血小板減少癥和腎小球腎炎風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)以支持對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)的早期識(shí)別和管理。

       2019年，Waylivra (volanesorsen)批準(zhǔn)上市，用于治療家族性乳糜微粒血癥綜合征（FCS）的藥物，F(xiàn)CS是一種罕見的遺傳性疾病，由脂蛋白脂肪酶（LPL）功能受損引起，患有FCS的患者可能出現(xiàn)嚴(yán)重的高甘油三酯血癥（HTG）和甘油三酯（TG）誘發(fā)的胰腺炎風(fēng)險(xiǎn)升高。Waylivra能阻止載脂蛋白 C-III 的生產(chǎn)，可以減緩脂肪的分解，降低血液中甘油三酯的水平，從而減少了體內(nèi)脂肪的積累，從而降低患胰腺炎的風(fēng)險(xiǎn)。

       2019年12月12日，Vyondys 53（Golodirsen）經(jīng)美國(guó)FDA加速獲批上市，用于治療確診為發(fā)生53外顯子跳躍基因突變的杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥（DMD）的患者。

       2020年8月12日，F(xiàn)DA批準(zhǔn)將Viltepso（viltolarsen）注射劑用于可治療的杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥（DMD）患者外顯子53跳過治療。由于肌營(yíng)養(yǎng)不良蛋白的缺乏是DMD的根本原因，因此盡可能早地增加肌營(yíng)養(yǎng)不良蛋白是DMD治療的關(guān)鍵目標(biāo)。Viltepso是第一個(gè)也是唯一的第53外顯子跳過療法，證明四歲以下兒童的肌營(yíng)養(yǎng)不良蛋白增加。

       2021年02月25日，Amondys 45（casimersen）獲批上市，用于治療外顯子45跳躍基因突變的杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥（DMD）患者。Amondys 45成為繼Exondys 51 (eteplirsen)和Vyondys 53(golodirsen)之后，第3個(gè)在美國(guó)獲批的RNA外顯子跳躍突變DMD的反義寡核苷酸療法。

       2、siRNA 類藥物

       siRNA 是RNA干擾機(jī)制的典型代表，可以實(shí)現(xiàn)靶蛋白的高效沉默。siRNA為雙鏈 RNA， 由正義和反義鏈組成。siRNA 的作用位點(diǎn)為細(xì)胞漿。細(xì)胞漿中的siRNA 可以與 RNA 介導(dǎo)的沉默復(fù)合體 (RISC) 復(fù)合。復(fù)合后siRNA發(fā)生雙鏈解聚，其中正義鏈離開 RISC 復(fù)合體， 反義鏈繼續(xù)與RISC復(fù)合。反義鏈含有與靶標(biāo)mRNA互補(bǔ)配對(duì)的堿基序列，因此能夠引導(dǎo) RISC復(fù)合物與靶標(biāo)mRNA 結(jié)合。RISC 復(fù)合物中含有核酸降解酶 argonaute， 當(dāng)siRNA 反義鏈結(jié)合mRNA 后，RISC中的argonaute 酶就會(huì)降解mRNA，從而減少mRNA對(duì)相應(yīng)蛋白的翻譯。siRNA 對(duì)于由基因異常表達(dá)或基因突變引起的疾病，如癌癥、病毒感染和遺傳疾病等的治療具有巨大的應(yīng)用潛力。并且由于其 RNA干擾過程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中，不需要穿透細(xì)胞核，這使siRNA 核酸藥物的開發(fā)更具吸引力。

       目前被 FDA 批準(zhǔn)上市的siRNA藥物有5款。2018年8月11日，首例siRNA 藥物Onpattro（patisiran）通過 FDA 審批并正式上市，用于治療遺傳性甲狀腺素介導(dǎo)的淀粉樣變性的多發(fā)性神經(jīng)病。是首 款siRNA藥物及首 個(gè)非病毒給藥系統(tǒng)（LNP遞送系統(tǒng)）的基因治療藥物。適應(yīng)癥為遺傳性轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白淀粉樣變性（hATTR）引起的周圍多發(fā)性神經(jīng)疾病，機(jī)制為沉默hATTR mRNA的表達(dá)，減少產(chǎn)生hTTR蛋白，逐漸減少周圍神經(jīng)中淀粉樣沉積物（hTTR）的積累，最終達(dá)到治療疾病的目的。臨床給藥途徑為靜脈輸注，每3周1次。siRNA分子的分子量約為14kD，具有生物大分子結(jié)構(gòu)特性。

       2019年，Alnylam公司的RNAi療法Givlaari（givosiran）獲批上市，成為繼Onpattro（patisiran）之后的第二款上市的RNAi新藥，用于治療成人急性肝卟啉癥（AHP）患者。Givlaari是一款皮下注射的RNAi藥物，它能夠靶向降解編碼ALAS1蛋白的mRNA。ALAS1是合成ALA和PBG的重要蛋白酶，每月接受Givlaari^®治療能夠顯著持久地降低肝臟中ALAS1的水平，從而將具有神經(jīng)毒性的ALA和PBG的水平降低到正常范圍。

       2020年11月23日，F(xiàn)DA批準(zhǔn)Alnylam制藥公司的RNAi療法Oxlumo（Lumasiran）作為首 個(gè)治療原發(fā)性高草酸尿1型（PH1）的藥物，PH1是一種罕見的遺傳性疾病。Oxlumo獲得孤兒藥稱號(hào)和突破性治療指定。Oxlumo是第一個(gè)被批準(zhǔn)用于治療PH1的藥物，也是唯一一個(gè)被證明可以降低有害草酸水平的療法。3期臨床數(shù)據(jù)顯示，Oxlumo治療能顯著減少肝臟中草酸的生成，這可能解決PH1的內(nèi)在病理生理學(xué)問題。

       2020年12月11日，Novartis Pharma GmbH諾華制藥公司宣布?xì)W盟已經(jīng)正式批準(zhǔn)該公司的Leqvio（inclisiran），作為飲食控制的一種輔助手段，用于治療成人原發(fā)性高膽固醇血癥（雜合子家族性和非家族性）或混合型血脂異常，Leqvio^®成為了全球第一個(gè)也是唯一一個(gè)小干擾RNA（siRNA）降膽固醇（LDL-C）療法，是一款全球首批的"first-in-class"的治療藥物，具有里程碑意義。

       2022年6月14日， FDA批準(zhǔn)Amvuttra（vutrisiran）用于治療成人遺傳性轉(zhuǎn)甲狀腺素介導(dǎo)（hATTR）淀粉樣變性的多發(fā)性神經(jīng)病。hATTR淀粉樣變性是一種罕見的、遺傳性的、進(jìn)展迅速的致命疾病，有多發(fā)性神經(jīng)病表現(xiàn)，治療方法很少。

       3、mRNA 類藥物

       mRNA類藥物由成百上千個(gè)核苷酸組成，可以上調(diào)體內(nèi)靶蛋白的表達(dá)。mRNA 在細(xì)胞漿中發(fā)揮作用，作用機(jī)制為與核糖體結(jié)合進(jìn)行靶蛋白翻譯。mRNA 翻譯的靶蛋白可以是細(xì)胞內(nèi)蛋白，也可以被細(xì)胞分泌出去，從而被其他細(xì)胞攝取 (如抗原遞呈細(xì)胞)，或與細(xì)胞表面的靶點(diǎn)發(fā)生特異性相互作用。mRNA體內(nèi)外穩(wěn)定性較差，但是mRNA 藥物不需要細(xì)胞核定位，從而避免了基因組整合導(dǎo)致的突變，因此，這些藥物被認(rèn)為是高度安全的。

       mRNA核酸疫苗在新冠病毒防疫中的應(yīng)用是mRNA 技術(shù)的典型代表。Moderna公司的新冠疫苗Spikevax和Pfizer-BioNTech公司的新冠疫苗Comiranty都屬于mRNA類核酸藥物。這兩款疫苗的二價(jià)加強(qiáng)版已經(jīng)獲得了美國(guó) FDA 批準(zhǔn)并上市。上述疫苗所含的mRNA 均編碼新冠病毒表面刺突蛋白，而且通過 S-2P 技術(shù)對(duì)所表達(dá)的抗原蛋白進(jìn)行了融合前構(gòu)象限定，以便于呈現(xiàn)病毒表面刺突蛋白的原生態(tài)抗原表位。上述兩款 mRNA新冠疫苗的首次獲批，揭開了mRNA技術(shù)藥物在現(xiàn)實(shí)世界中應(yīng)用的序幕，具有里程碑意義。兩款 mRNA 新冠疫苗成功的關(guān)鍵在于：其不但可以誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生針對(duì)新冠病毒刺突蛋白的中和抗體，還能產(chǎn)生強(qiáng)大的抗原特異性細(xì)胞免疫。細(xì)胞免疫尤其是CD8+ T細(xì)胞免疫響應(yīng)的產(chǎn)生依賴于脂質(zhì)納米粒（LNP）介導(dǎo)的核酸溶酶體逃逸。mRNA在LNP 的輔助下，經(jīng)溶酶體逃逸進(jìn)入免疫細(xì)胞胞漿后，可以利用胞漿內(nèi)核糖體表達(dá)刺突蛋白。表達(dá)的刺突蛋白隨后被胞漿內(nèi)的蛋白酶體降解成片段。在胞漿中，上述抗原片段可被MHC I 分子識(shí)別，并遞呈給 T 細(xì)胞，從而促進(jìn)細(xì)胞免疫偏向型 T 輔助細(xì)胞的分化，并最終誘導(dǎo) CD8+ T 細(xì)胞的成熟。另一方面，mRNA 所表達(dá)的刺突蛋白可以被分泌到細(xì)胞外，并被周邊其他免疫細(xì)胞攝取，并經(jīng)由包涵體-溶酶體路徑實(shí)現(xiàn) MHC II 分子抗原遞呈，從而誘發(fā)產(chǎn)生后續(xù)以 B 細(xì)胞為主的體液免疫。體液免疫和細(xì)胞免疫在預(yù)防病毒感染致病方面同等重要。體液免疫中B細(xì)胞產(chǎn)生的中和抗體可與進(jìn)入機(jī)體的游離病毒刺突蛋白發(fā)生特異性結(jié)合，通過病毒顆粒包裹和免疫細(xì)胞吞噬將其清除。而細(xì)胞免疫中的 CD8+ T細(xì)胞可以識(shí)別已經(jīng)被新冠病毒感染的機(jī)體細(xì)胞，通過釋放顆粒酶和穿孔素等策略殺傷清除被感染的機(jī)體細(xì)胞。上述兩種機(jī)制，尤其是 mRNA-LNP 新冠疫苗通過包涵體-溶酶體逃逸誘發(fā)產(chǎn)生的較強(qiáng)細(xì)胞免疫，使其在抵御新冠病毒感染方面展現(xiàn)出明顯優(yōu)于其他疫苗的優(yōu)勢(shì)。

       4、核酸適配體

       核酸適配體為長(zhǎng)度50～120個(gè)堿基的單鏈核酸。核酸適配體包括DNA適配體和RNA適配體。盡管與其他核酸同樣由DNA 或 RNA 組成，但是適配體的作用靶點(diǎn)既不在pre-mRNA 上，也不在mRNA 上，而是直接作用于靶蛋白，并通過空間位阻阻斷蛋白行使相應(yīng)功能。與抗體相比，核酸適配體具有合成簡(jiǎn)單、成本較低和作用靶標(biāo)廣泛等特點(diǎn)，在疾病診斷、治療和預(yù)防中有著更廣泛的藥物應(yīng)用潛力。目前，疾病治療中應(yīng)用最成功的核酸適配體藥物是pegaptanib sodium。pegaptanib sodium商品名為Macugen，用于治療年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)，AMD是發(fā)達(dá)國(guó)家的主要致盲眼病之一。AMD 與內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF) 的異常增加有關(guān)，VEGF165是VEGF的主要異構(gòu)形式，也是該病最重要的治療靶點(diǎn)。pegaptanib sodium能靶向性抑制VEGF165 活性，可特異性結(jié)合VEGF165 的肝素結(jié)合區(qū)，使VEGF165不能再與VEGF受體結(jié)合，從而使VEGF165 無法產(chǎn)生活性而產(chǎn)生藥效，目前該藥物已經(jīng)退市。

       參考資料

       [1]崔麗莉,張勇.上市核酸藥物及其脂質(zhì)納米遞送載體研究進(jìn)展[J].藥學(xué)學(xué)報(bào),2023,58(04)

       [2]王均,王蘭,呂家臻等.上市核酸藥物的療效分析和研究進(jìn)展[J].中國(guó)新藥雜志,2019,28(18)

       [3]董志輝,許小丁.核酸藥物研究進(jìn)展及挑戰(zhàn)[J].實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志,2022,38(11)

       作者簡(jiǎn)介：小米蟲，藥品質(zhì)量研究工作者，長(zhǎng)期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗(yàn)證工作，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事藥品檢驗(yàn)分析及分析方法驗(yàn)證。