卟啉病人照片 生物科技的下个10年：RNA药物“王者归来”

介绍

在今年9月的收药过程中，降脂药物阿托伐他汀的竞争非常激烈。不成功的药企当场解散销售团队的消息震惊了业界。

试想一下，如果有一天，病人只需要半年打一次针，既不吃药，也不节食，就可以维持正常的体重和血脂。到那一天，现有的降脂药物可能会被淘汰，那将是一个怎样的景象。随着RNA药物Inclisiran三期临床实践的成功，这一天可能就在眼前。

内含肽是一种小干扰核酸药物，由Alnylam公司开发，并转移到医药公司。PCSK9是人类突变自我认证的降脂靶点，两种单克隆抗体已获准上市。单克隆抗体药物主要通过抑制肝脏中PCSK9蛋白和低密度脂蛋白受体的结合，起到降血脂的作用，每月需要注射一次；Inclisiran可以直接降解PCSK9的信使RNA，抑制PCSK9蛋白的合成，半年只需注射一次。几项临床试验表明，英利西兰比单克隆抗体具有更好的降脂效果，其副作用与安慰剂相当。如果在大规模人群中验证其疗效和安全性，很有可能带来革命性的降脂治疗，甚至实现在健康人群中模拟PCSK9突变，预防与高脂血症相关的慢性疾病。这也是诺华领先的原因。11月25日，诺华宣布将以97亿美元收购医药公司，包括英利西兰。

早在2018年8月，FDA就批准了首个用于治疗神经退行性疾病hATTR变性的siRNA药物帕蒂西兰；2019年11月20日，第二种siRNA药物吉沃沙林被批准用于治疗急性肝卟啉病。都是Alnylam siRNA技术平台成功研发的罕见病药物。脂质纳米粒技术递送的帕蒂西兰副作用明显，注射前应使用抗组胺药和激素，防止过敏反应。Givosiran和Inclisiran使用更安全的GalNAc耦合技术。

如果最终获得批准，将标志着siRNA药物进入安全性要求较高但市场较大的慢性病领域。命运多舛的RNA药物真的会迎来“王者归来”的重头戏。

核糖核酸药物的发展历程

长期以来，RNA被认为是在基因和蛋白质之间传递信息的分子。事实上，在生命之初，RNA是唯一有生命的分子，它不仅能储存信息，还具有酶的功能。经过数亿年的进化和演化，才产生了DNA和蛋白质分子。毫不奇怪，RNA不仅作为蛋白质合成的信使，而且具有非常重要的调节功能。这样的非翻译RNA包括miRNA、siRNA、lncRNA、piwiRNA等。其中，有400多种miRNA分子，调节着人类至少三分之一的基因。自从沃森-克里克(Watson-Crick)于1953年发现DNA双螺旋结构以来，人们就有了根据核酸包含的遗传信息和碱基配对定律实现“程序化”制药的梦想。

在追求这个梦想的过程中，RNA药物最早起步，包括反义核酸、小干扰核酸、适体、小核核酸。最近有人把GRISPR-Cas9等基因编辑工具中包含的RNA分子归类为RNA药物。这样，RNA药物就可以全面覆盖DNA、RNA、蛋白质三种靶类型。U1snRNA和基因编辑处于非常早期的阶段。这里，ASO、siRNA、适体和mRNA是简要介绍RNA药物发展的重点。

1)反义核酸药物

1978年，哈佛大学科学家扎梅克尼克等人利用成对核酸分子抑制RNA病毒的复制，首次提出反义核酸的概念。

当时的想法很简单，就是通过碱基配对来阻断DNA或RNA的翻译和转录。超出人们的预料，ASO可以招募RNase降解mRNA，干扰前mRNA的剪接，甚至间接增强某些蛋白质的表达。这些功能都是可以利用的，针对各种靶点的ASO药物，如Nusinersen和Eteplirsen，都是通过调节RNA剪接来发挥作用的。

目前已有7种ASO药物获准上市，其中2种由萨瑞塔公司研发，其余均来自ASO药物的领先公司电离公司。

表1 .市面上的ASO药物

反义核酸药物走过了漫长的道路，但道路并不平坦。1998年，Ionis的第一种药物Fomivirsen被批准上市，用于治疗艾滋病患者的眼部巨细胞病毒感染。由于抗艾滋病药物的快速发展，感染巨细胞病毒的艾滋病患者数量急剧减少，最终福米弗森退出市场。14年后，Ionis推出了治疗家族性高脂血症的APOB反义核酸药物Mipomersen。不幸的是，由于肝毒性和流感症状，它首先被欧洲拒绝，然后美国市场被小分子药物洛米他匹德取代，这是一个商业失败。2016年，萨雷塔研发的Eteplirsen在患有DMD患者后获得批准。认为疗效证据不足，很多商业保险机构拒绝报销，市场前景可想而知。

幸运的是，电离遭受了许多失败和战斗。最近相继推出了治疗SMA的Hattr药物Nusinersen、治疗hATTR变性的药物Inotersen、治疗家族性高胆固醇血症的药物Volanesorsen。其中，至少Nusinersen因其良好的疗效而提前停止了临床试验，而Inotersen面临着来自帕蒂西兰(一种副作用较小的siRNA药物)的激烈竞争。靶向APOC3的药物Volanesorsen与诺华公司合作，已进入心血管领域二期临床实践。是否能和Inclisiran抗衡是预料之中的事。就在昨天，FDA批准了赛普塔的第二种DMD药物Golodirsen。

目前国际上临床研究的ASO药物有50多种，治疗领域涵盖中枢神经系统、心血管系统、抗感染、肿瘤等。电离，一旦被迫改名，注定要成为未来的超级巨星。目前，有5个三期产品，16个二期产品和5个一期产品在管道中。治疗糖尿病的第二阶段产品之一，GCGR反义核酸，被转让给国内领先的小核酸公司瑞博生物。

2)小干扰核酸药物

RNA药物确实因为诺贝尔奖成果RNAi的发现而引起了医药界的关注。1990年，亚利桑那大学的植物学家乔根森想培育出色彩斑斓的牵牛花，于是他试图将深紫色色素基因插入植物。没想到，他只得到没有色素的白花，发现色素基因的表达大大降低。这种现象令人费解，于是Jorgensen等人提出了所谓基因“共抑”的概念。

后来，安布罗斯和肯普斯发现RNA可以抑制基因表达，这就是所谓的RNA干扰。AndrewFire和CraigMello在1998年揭示了RNAi的工作机制。

RNAi现象实际上是一种降解mRNA的转录后基因沉默。双链RNA在细胞质中可以被内切核酸酶Dicer切割成几个小片段。SiRNA在体内与解旋酶结合形成一种沉默的复合物。2013年，Alnylam在《新英格兰杂志》上发表了帕替西兰安全有效的临床数据。当然，慈姑也很有眼光。2011-2015年，慈姑借机收购了大量被他人抛弃的RNA资产。Alnylam、Dicerna等公司没有放弃，通过裁员等措施度过了最困难的时期。

由于Alnylam和其他公司的努力，目前市场上有两种siRNA药物，其中至少有五种处于第三阶段，九种处于第二阶段，八种处于第一阶段。自2018年以来，大公司开始购买siRNA资产，代表性交易见表3，这表明siRNA药品迎来了第二波。

表2:市场上和第三阶段的siRNA药物

表3:最近的siRNA交易

3)核酸适体药物

适体是一种不同的RNA药物。因为它们不是通过碱基配对发挥作用，而是类似于蛋白质，依靠自身的三维结构与配体结合。

1990年8月，科罗拉多大学和麻省总医院的科学家分别在《科学》和《自然》上发表文章，表明RNA分子可以通过体外进化和筛选获得，其亲和力和特异性与单克隆抗体相当。

他们称这一筛选过程为“指数富集的等级系统进化”。适体这个名字来源于拉丁语“aptus”，意思是“固定”，中文翻译成适体。

SELEX符合优胜劣汰的进化原则。RNA文库与靶一起孵育一定时间后，除去未结合的分子，同时洗脱结合的分子，用逆转录聚合酶链反应扩增，形成新的化合物文库。重复上述过程，经过8-20轮筛选，一般可以获得高特异性、高亲和力的适体。该方法也适用于筛选DNA适体。基因测序技术的发展大大加速了适体的发现，这些适体可以进一步化学修饰。目前已有1000多种核酸适体被报道用于治疗和诊断。

适体作为药物有着辉煌的时刻。2004年，FDA批准了首个针对VEGFR的适体药物Pegaptanib，用于治疗与年龄相关的黄斑疾病。可惜“它很亮，这就是为什么它很美”，这也是单克隆抗体技术飞速发展的时代。同年，FDA批准VEGFR单克隆抗体Avastin，可用于治疗处方外AMD，疗效和安全性均优于Pegaptanib。2006年，优于AMD的Lucentis上市，Pegaptanib被淘汰。随后，Fovista和Reg1相继失败，Reg1甚至导致一名患者死亡，适体逐渐被业界边缘化。

理论上，核酸适体具有许多独特的优势，如免疫原性低、易于合成、靶向范围广，甚至能够结合活性细胞和靶向细胞内靶点。但是随着单克隆抗体技术的成熟，大公司对大投资已经不感兴趣了。有趣的是，长期研究适体并从学术界转向工业界的科学家马修·利维(Matthew Levy)在2018年发表了一篇综述文章，从另一个角度审视适体领域衰落的原因。

他认为学术不端使得适体研究的结果不可重复，这是导致药物临床失败和工业界放弃该领域的重要原因。Levy Laboratories利用FCS技术对文献报道的大量适体分子进行了重复，相当一部分完全无法重复。在联系文章作者的时候，经常得到的回复是“你的实验是错误的”。利维认为自己是在自欺欺人，希望这种只在自己手里起作用的分子在未来成为一种药物。

利维指出，目前仍有许多实验室专注于表型研究，而不是花时间去验证适体本身与靶标的结合是否可靠，很多时候，观察到的表型是由其他原因引起的。更何况为了发表文章而忽略科学事实。例如，AS1411是一种结合肿瘤细胞表面抗原核仁素的抗癌药。研究表明，虽然AS1411与核仁素结合，但不能引起核仁素的内吞作用，但仍有大量文章发表了关于通过as 1411/核仁素向肿瘤细胞内给药的研究。利维敦促说，适体是一种很好的药物分子，但需要改变研究领域，以提高结果的可重复性，恢复业界的信心。最近，我国科研诚信问题成为热点，利维提到的教训特别合适，值得思考。

4)信使核糖核酸(mRNA)药物

1961年，在发现DNA双螺旋结构八年后，布伦纳等人发现DNA和蛋白质之间有一个“中间人”，即mRNA。没有这个中间人，基因，生命的蓝图，不过是一串化学符号。基因的结构、功能和代谢立即成为研究的焦点。

1990年，威斯康星大学的科学家首次证明，将体外转录的mRNA直接注射到动物体内可以表达蛋白质。1992年，美国斯克里普斯研究所的一项工作显示了基因在治疗疾病方面的潜力。他们通过向大脑注射加压素基因成功缓解了大鼠的尿崩症。不幸的是，在接下来的20年里，这是唯一一次用mRNA作为蛋白质替代疗法的尝试。由于基因的稳定性和免疫原性，人们更加关注体外稳定的质粒。但是，人们逐渐发现，DNA作为药物存在很多问题。比如药物需要进入细胞核，容易引起基因插入突变。随着化学修饰和药物传递技术的发展，RNA药物的稳定性和免疫原性逐渐被克服，mRNA作为药物的优势和潜力也慢慢显露出来。

首先，mRNA虽然是核酸分子，但不像DNA，它的功能是暂时的，完成工作后会降解，导致基因突变的风险很小；

第二，一旦确定了靶点，mRNA药物的发现和设计几乎是程序化的，不需要时间和精力；

第三，碱基及其类似物、核糖核酸合成酶和固相合成设备的商业化使核糖核酸的合成变得容易。生产成本大大降低。有专家估计，在目前的技术水平下，mRNA药物的生产成本约为单克隆抗体的十分之一。这些特点大大加速了mRNA的发展和生产。2013年，中国爆发禽流感。在中国疾控中心公布病毒基因序列的第8天，诺华疫苗部完成了一种mRNA疫苗的发现和验证，创造了一项至今未被打破的记录。这个速度可以跟得上病毒突变的速度，有望彻底解决棘手的耐药性问题。

第四，一种mRNA药物可以同时表达多种蛋白质，为肿瘤个性化疫苗、多蛋白联合治疗等多价疫苗提供了独特的便利。这个特点甚至可以用来设计自我复制的mRNA药物组合，即靶向mRNA加上一整套复制蛋白的mRNA。受传递效率的限制，只有少数mRNA分子能成功进入细胞质表达蛋白质，需要大剂量给药，带来副作用。药物的自我复制功能有望帮助减少剂量。

第五，体外细胞疗法的应用。电转移技术使得在体外将mRNA导入细胞变得非常方便。直接给药的困难可以通过在体外将靶细胞引入到mRNA中，然后将它们再输注给患者来避免。用于治疗的IPSC干细胞也可以通过基因重编程在体外产生。最后，只要递送技术允许，mRNA几乎可以在任何组织或细胞中表达任何蛋白质，包括基因编辑工具TALEN和Cas9。这样CRISPR-Cas9就可以成为真正的RNA药物组合，包括sgRNA和Cas9mRNA。

理论上，基因药物可以涵盖所有最热门的新技术，包括单克隆抗体、细胞治疗和基因编辑。有了这样一个故事，就不难理解为什么成立于2010年，专注于mRNA技术的Moderna会成为生物科技历史上最大的IPO。截至今年4月，Moderna共融资19亿美元，估值已超过50亿美元。对于这样一个没有任何临床数据的生物技术，投资者的喜爱是惊人的。

表4 .Moderna的管道(来自官网)

但恐怕世界上没有什么比生物技术更快的了，从高峰到低谷，有时一夜之间，只有一个病人意外死亡。目前，mRNA技术还处于非常早期的阶段。蛋白质翻译机器的大分子量和对去免疫原性和增加稳定性所必需的化学修饰的低耐受性使得mRNA药物的开发落后于小核酸药物ASO和siRNA。

mRNA领域发展顺利有几个原因:1)疫苗所需的蛋白质表达量相对较低；2)2)mRNA的免疫应答在一定程度上有利于疫苗效果；3)抗原呈递DC细胞天然善于吸收各种外来分子，有利于药物的吸收；4)体外免疫细胞疗法积累了更多的经验。蛋白质替代疗法的发展相对困难。除了前述的传递和免疫等因素外，另一个重要原因是许多蛋白质只有经过正确的折叠、切割、修饰和分泌才能正常发挥功能，转录后调控有时是组织或细胞类型依赖的。即mRNA需要正确的传递到特定的组织或细胞，目前的技术水平还很难达到。此外，治疗蛋白的表达水平要求高，这意味着很难克服大剂量给药、制剂佐剂和化学修饰的非天然核酸的副作用。而且，mRNA本身不是治疗性分子，需要在体内“产生”蛋白质才能发挥作用。其药代动力学比单克隆抗体蛋白药物更复杂，难以控制(17)。

促进核糖核酸药物发展的关键技术

RNA药物潜力巨大，但要进入体内还得进化几亿年。大自然设计的防火墙:1)核酸的分子量和负电荷使其无法自由通过生物膜；2)RNA容易被血浆和组织中的RNase降解，迅速被肝、肾清除，被免疫系统识别；3)进入细胞后，“卡”不能在胞吞小体中发挥作用。

所以半个世纪以来，RNA药物开发面临的技术障碍一直没有改变，那就是药物传递。解决发货问题有两个思路。一种是改造核酸分子使其稳定，避免免疫系统的识别；另一种是使用药物传递系统，如脂质纳米粒和GalNAc偶联技术。

1)核酸分子的化学修饰

如图1所示，核酸分子的化学修饰按位置可分为三种:碱基、糖环和连接基团磷酸的修饰。修饰后的核酸分子需要考虑各种性质，包括稳定性、药代动力学性质、碱基配位亲和力，避开免疫系统但保证能被功能酶识别，因为ASO、siRNA、mRNA等药物需要在各种酶的作用下发挥作用。到目前为止，最突破性的修饰是磷酸连接基中的一个氧被硫取代，糖环在2位被修饰。

德国马克斯-普朗克研究所的科学家于1966年首次合成并报道了PS核酸分子，意外地发现一个原子的变化使核酸分子对酶降解产生了抗性。虽然稳定性也很重要，但PS对核酸类药物最大的影响是硫原子的疏水性增加了药物的血浆蛋白结合，从而大大提高了核酸的药代动力学性质。50多年过去了，虽然还有很多其他的尝试，但PS仍然是核酸药物中最常用的磷酸连接基团。

PS提高了稳定性，但降低了核酸分子对碱基配位的亲和力。为此，第一代ASO药物需要大剂量反复给药，存在明显的缺点，其他的修饰变得非常必要。这一次，上帝给了一些提示。我们知道，RNA分子中糖环的2位是羟基，DNA的2位没有取代基。早在20世纪50年代，就发现自然界中存在少量2-位为甲氧基的核酸分子。这表明2-位可能能够耐受化学修饰。

在过去的30年里，Ionis的化学家们在两个人的转化方面做了大量的工作，为核酸药物的发展做出了不可磨灭的贡献。目前核酸药物中最常见的两种替代包括OCH3、f和MOE，其中MOE最为突出。糖环的修饰还包括构象锁定类似物和吗啉酰胺。这些修饰提高了核酸分子的稳定性和亲和力，可以维持酶识别所需的C3’内构象和RNA干扰中RISC识别所需的A型双螺旋结构。

核酸药物对碱基修饰耐受性差。ASO和siRNA药物中一个常见的修饰是胞嘧啶甲基化。在mRNA药物方面有很多尝试，包括Peudouridine，2-硫尿苷，N6-甲基腺苷和各种碱基5位甲基化。此外，mRNA转录需要5’-封端，化学修饰的cap类似物常被用来提高蛋白质转录水平。

RNA药物是由几个核酸分子组成的聚合物，各种修饰的数目和组合对分子的造药性质有很大影响。例如，一般认为需要14 PS才能保证足够的血浆蛋白结合。某种修饰可能导致酶识别能力的丧失。因此，在药物设计中，需要反复设计和试验最合理的组合。有时需要保留一个天然系列，比如ASO药物中RNase识别的Gapmer。核酸分子的单体修饰不同于小分子药物。如上所述，只有有限的修改空，专利已经到期。因此，不同修饰的组合对于IP的产生是非常重要的，而IP对于药物开发是非常重要的。

图1:核酸分子的化学修饰

2)核酸药物的递送技术

核酸的早期传递主要是病毒载体和非病毒高分子材料如葡聚糖。第一代载体的低效率和免疫原性极大地限制了核酸药物的发展。

1987年，Felgner等人发现DOTMA等带正电荷的脂质分子形成的脂质纳米粒可以高效转染DNA，效率是葡聚糖的5-100倍，被称为“脂质体转染”。然后，通过添加其他辅助脂质物质如DOPE，获得了进一步改善的“脂质复合物”。

然而，这些早期阳离子LNP在体内的应用仍然有限，如容易被巨噬细胞清除并产生有害的活性氧。为了解决这些问题，提出了“可电离”LNP的概念。这些脂质分子在体内保持中性，以避免消除和副作用。当它们进入强酸性环境时，如胞吞作用，它们可以质子化形成阳离子，并与内源性阴离子脂质结合，提高跨膜效率。经过筛选，研制出DODAP、DODMA、MC3等一系列可电离LNP，真正解决了核酸药物的临床应用障碍。MC3-LNP技术是上面列出的第一种siRNA药物。

可电离LNP极大地促进了核酸药物的发展，但仍不尽如人意。纳米粒子体积比较大，一般需要静脉注射，只能有效进入空间隙大的组织，如肝脏、脾脏、肿瘤等。此外，LNP过敏反应严重，注射前应使用抗组胺药和激素。这些缺点使LNP药物只适用于罕见疾病和癌症等严重疾病。

近年来，耦合靶向技术如ADC已广泛应用于药物输送。脂质偶联是核酸药物的第一次尝试，胆固醇偶联是最常见的一种。脂质偶联RNA可以形成类似低密度脂蛋白的聚合物，不仅延长循环时间，还可以与LDL受体或其他受体结合，通过内吞作用进入细胞。由于低密度脂蛋白受体在肝脏中的高表达，脂质偶联给药系统主要针对肝脏，但如果局部注射，也可进入皮肤、眼睛和大脑等组织。

令人惊讶的是，RNA药物往往通过偶联技术进入细胞后就没有作用了。发现主要原因是RNA分子在内吞后卡在内吞细胞内，只有0.01%左右的分子能逃逸到细胞质中发挥作用。因此，胞吞作用的逃逸成为偶联给药的限速步骤。为了解决这个问题，箭头科学家做了一个非常有趣的尝试。在递送抗HBV RNAi偶联药物时，他们还给予蜂毒肽，这是一种从蜜蜂毒素中分离出来的多肽，能够裂解胞吞膜，大大提高了RNA分子的逃逸率。不幸的是，内分泌的正常功能可能会受到影响，蜂毒肽也带来了不可忍受的毒性。慈姑停止了三个乙肝项目的临床开发。

RNA偶联药物似乎走到了死胡同。然而，一种叫做“GalNAc”的技术诞生了空，它不仅拯救了偶联技术，也成为RNA药物之王回归的真正动力。虽然局限于肝脏靶点，但GalNAc技术的优势是显而易见的:1)仅需2-5mg/kg剂量；2)皮下给药；3)一次性给药持续6个月以上；4)制备简单稳定。诺华公司以97亿美元收购的降脂药物Inclisiran，采用GalNAc技术，安全性和方便性甚至超过口服小分子。

神奇的发现通常来源于偶然，GalNAc也不例外。1965年，美国国立卫生研究院教授吉尔伯特·阿什维尔来到纽约哥伦比亚大学深造。在业余时间，他经常去看望他的好朋友阿纳托尔·莫雷尔教授，他正在阿尔伯特·爱因斯坦医学院做研究。莫雷尔当时正在研究糖蛋白铜蓝蛋白的代谢，但没有办法测试其半衰期。阿什维尔生来就是多糖，他建议用酶切水杨酸，用放射性元素标记糖蛋白末端的Glactose。他们发现，这种放射性物质注射到兔子体内后，5分钟内就从血浆中消失了，几乎100%积聚在肝脏中。

从此，他们发现肝脏中存在一种乳糖识别受体，并最终将其鉴定为哺乳动物中的第一种凝集素蛋白，命名为阿什维尔-莫雷尔受体。表达糖蛋白的细胞的糖蛋白或暴露的末端乳糖将通过AMR回收到肝脏中。每个肝细胞含有50多万个AMR。这些受体结合乳糖及其类似物，然后将其内吞。内吞作用中的酸性环境允许它们释放物质并将其回收到细胞表面。这个过程只需要15分钟左右。

早在1971年，AMR就被聪明的科学家用于靶向肝脏的药物输送。随后，发现各种乳糖类似物，包括具有最强亲和力的半乳糖凝集素，能够与AMR结合，并可用作偶联载体，将包括小分子、多肽、蛋白质和核酸在内的各种药物输送到肝脏中。1995年，人们发现GalNAc能有效地传递核酸分子。GalNAc的数量、接头和连接方式对递送效率的影响已被广泛研究。2015年，Alnylam的科学家证明GalNAc-siRNA缀合药物可以抑制小鼠和猴子体内抗凝血酶的表达，显示出治疗血友病的潜力。

图2:核酸药物的递送技术

虽然有扎实的基础研究，但GalNAc-RNA药物的临床研究并不总是一帆风顺，几乎夭折。Alnylam的第一个临床候选GalNAc-siRNA，Revusiran，针对hTT基因，用于治疗退行性疾病ATTR。Revusiran二期临床试验在12个月内使血浆TTR水平降低了90%，但由于未知原因增加了患者的死亡率，导致试验于2016年中止。

发现死亡的原因可能是这种RNA药物缺乏稳定性，需要大剂量给药，而化学修饰的非天然核酸分子可能会引起大剂量的毒性。Alnylam随后引入了更稳定的化学骨架“ESC”，成功解决了这个问题。第二代抗TTR产品年用量仅为100mg，而第一代Revusiran年用量为28g，用量减少280倍，药效和安全性大大提高。

近年来，基于GalNAc的技术平台层出不穷，如Alnylam的ESC、Dicerna的GalXC、慈姑的TRiM等。GalNAc-RNA药物迎来了蓬勃发展的时期，至少有9种GalNAc-ASO产品处于临床阶段；GalNAc-siRNA发展更快，只有三个产品，Alnylam、Dicerna和箭头，包括一个上市产品、两个三期产品、四个二期产品和七个一期产品。

表5: galnac-aso药物

表6: galnac-SiRNA药物

核糖核酸药物的未来发展方向

RNA药物近年来取得了很大的进展，市场上有7种ASOs、2种siRNA和1种阿普他玛，其中50多种处于不同的临床阶段。Inclisiran可能于明年上市，成为第一款进入慢性病市场的RNAi药物。这一成就是过去50年来化学、生物和运载技术积累的结果。未来的发展方向可以分为科技和商业两个方面。科技的焦点是如何突破肝脏以外的靶器官，其中关键是打破内吞逃逸的机制，最大的商业角度是RNA药物能否带来真正的“单病人”时代。

1)发展方向1)RNA制药科技

RNA药物发展的最大障碍之一是靶点局限于肝脏。虽然局部注射在眼睛和中枢神经系统等其他组织中也有成功的病例，但疗效和安全性并不令人满意。继续改造核酸分子的化学骨架，优化核酸序列的排列组合，针对不同的靶标选择合适的链结构，显然是不断努力的方向，但是空的改进非常有限。

突破肝脏局限性的最大希望在于输送技术的发展，包括改进LNP的设计和结构。国内领先的mRNA企业——微生物的核壳双层递药系统就是一个很好的例子。但最终解决这个问题的关键可能是解决胞吞逃逸的机制。

如前所述，胞吞逃逸是RNA药物发挥作用的最后一道障碍。如果能将目前0.01%的逃逸率提高一个百分点，就可以大大降低药物剂量，并且可以轻松解决目前困扰RNA药物的很多问题，如制剂和非天然核酸的副作用，免疫反应等。GalNAc耦合技术就是一个例子。GalNAc在RNA医学方面取得了巨大的成功，不仅靶向肝脏，还大大提高了RNA的逃逸率。不幸的是，我们不知道为什么。有人推测，其受体AMR需要高频打开内吞膜，这就给了RNA分子逃脱的机会。不知道机制，GalNAc只能是个意外，它的成功是无法复制的。因此，了解生物膜的结构和调控，解决胞吞作用的逃逸机制，是一个迫切的科学问题。

当然，短期内寻找更多肝高表达和疾病的靶点可能更实际。乙肝、NASH等重症肝病显然是优先发展的领域。对核糖核酸生物学的深入理解也是促进该领域发展的关键因素。这些RNA可以是致病性miRNA、lncRNA等靶标，也可以是药物本身。

此外，促进蛋白质表达的非mRNA药物的开发相对滞后，如中国科学家李龙成教授发现的ASO和RNAa。外源mRNA有其局限性，比如有时不能正确折叠和修饰，所以能提高内源蛋白表达的RNA“激动剂”具有独特的价值。首个RNAa药物已进入临床研究，通过上调转录因子CEBPA治疗肝癌。相信随着给药技术的提高，这些药物空还是有很大的进步的。

最后，扩大RNA药物的应用范围。CRISPR-Cas9的核心成分是sgRNA。Rarkau等人在2019年报道了一种靶向sgRNA的核酸药物，可以抑制CRISPR-Cas9的功能，有可能在未来作为基因编辑的解毒剂。

2)RNA药物带来“单一患者”时代

今年2月，52岁的美国晚期黑色素瘤患者布拉德·克莱默遇到了一个“致命”的问题。他的一个来自德国的包裹被海关扣留，里面装有BNT122，这是一种由生物技术公司Bio NTech为他定制的个性化肿瘤疫苗。好事不出门。三个星期后，他收到一个包裹，打了疫苗，然后已经扩散的肿瘤慢慢从他身上消失了。肿瘤个性化疫苗具有“单个患者”的特点，因为这些疫苗是根据患者独特的肿瘤新抗原设计的，每个患者的药物都是独特的。

“单一患者”的概念是由两位美国食品和药物管理局局长伍德库克博士和马克斯博士在今年10月对米拉的病例发表评论时提出的。

2017年，6岁的女孩米拉被诊断患有罕见的疾病“巴滕氏病”，这是由插入SVA的MFSD8基因突变引起的。没有治疗，女生很快就会死于大脑退化。波士顿儿童医院的蒂奥西·于博士设计了一种靶向SVA的反义核酸药物，命名为米拉森，并委托CRO完成了定制合成。

通过与FDA的反复沟通，FDA首次批准为个体患者开发的药物进入临床研究。在给Mila注射Milasen后，症状得到控制。两位FDA高管提出了“单个病人”时代面临的一系列监管挑战，如有效的客观性、安全性的最低要求、临床审批需要哪些证据、紧迫性对监管决策的影响、对产品特性、剂量和用药方案的要求、可持续生产等伦理和社会问题。

但是一旦开创了先例，就很难停下来。在患者家属的强烈要求下，于医生目前正计划为一名患有共济失调毛细血管扩张症的婴儿开发反义核酸药物。

米拉(右)，来自科学

“单个病人”是个性化的医学，或者说是精准医学的极致。这个时代的开启显然是由核酸药物的技术发展推动的。在目前的技术条件下，siRNA的年剂量可降至100毫克以下，给药频率为一年两次。在计算机的帮助下，mRNA、ASO等药物的设计几乎是一分钟。委托CRO公司生产非常方便，成本也不高。有点麻烦的是制剂的研发和药物的优化试验。随着技术的发展，这些环节也很有可能被模块化。

大数据、基因测序、人工智能和3D打印技术将进一步推动核酸药物和“单病人”时代的发展。想象一下，在未来的某一天，你感到不舒服，你的智能手机抽到一滴血，分析发现你的某个基因或蛋白质不合适，向集药物设计、合成、组装于一体的3D打印设备发出指令。一个小时后，你会得到自己的药物，疾病会治愈一次，再也不会发生。如果不是人类的黑洞，这个梦想离药物技术的角度也不会很远。

结论

几十亿年前，正是核酸分子孕育了生命。今天，人类受到许多重大疾病的威胁，系铃破铃是必要的。基因治疗和RNA药物的发展从深层次来说是非常自然和谐的。

未来十年，核酸药物有望成为继小分子和单克隆抗体之后的第三大类药物。中国是否有机会，取决于我们的科研、监管、资本、市场能否形成创新生态。在这种生态环境下，像电离和Alnylam这样的公司，30年，可以屡败屡战，几经沉浮，最后王者归来。

中国的创新药物正面临所谓的医疗保险悬崖。有人说新me-太药物难做，急需转向原创创新和原创技术。大方向没有错，但是从RNA药物的开发来看，原创难度更大，风险更大。如果不能接受或者承受失败，就不要从跟风过渡到原创。

作者/谢玉丽博士