2006 年诺贝尔奖花落siRNA药物,2018年全球首款siRNA药物获批,2020年首个mRNA疫苗获批上市等等,这些都让多人看到核酸类药物的巨大潜力。核酸药物作为继幼分子化药和抗体药物后的第三大类型药物,在全球已经形成燎原之势,发展势头迅猛,成为生物医药企业研发的沉点和热点。核酸药物研发速度极快,靶向性高,有望突破传统药物无法解决的“不成成药”的靶点。与此同时,核酸药物的研发及工艺壁垒高,药物于免疫系统的作用机理尚未齐全清澈,递送和专利建饰;ぜ涓丛。当前,核酸类药物领域进入空前蓬勃发展的汗青时期。
核酸药物概述
核酸药物是指利用核酸分子的翻译或调控职能对疾病进行过问的药物。与传统的幼分子药物和抗体药物相比,核酸药物可能从源头进行过问,抑造疾病有关基因表白为病理性蛋白,或引入可能表白正常蛋白的基因添补职能蛋白的不及。
寡核苷酸药物是由人为化学合成的寡核苷酸单链或双链组成的一类药物,通过碱基互补配对作用于mRNA,滋扰基因的解旋、复造、转录、mRNA 的剪接加工甚至输出和翻译等各个环节,使编码异常的基因失落职能,进而阻止“谬误”蛋白质的表白,从而阐扬基因水平上调控疾病基因转录翻译过程的怪异机造。

寡核苷酸药物作用于病理基因表白的分歧阶段[1]
核酸药物分类
核酸药物可重要分为寡核苷酸药物和mRNA两大类。代表性寡核苷酸药物重要蕴含反义寡核苷酸(ASO)、幼滋扰 RNA(siRNA)、微幼 RNA(miRNA)、幼激活RNA(saRNA)、核酸适配体 (aptamer)和转录因子钓饵(decoy)、核酶(ribozyme)等。其中ASO和siRNA类型的寡核苷酸药物利用宽泛。

寡核苷酸药物分类[1]
全球寡核苷酸药物发展示状
近年来,随着有关钻研和技术的进取,核酸药物迎来急剧的发展,全球上市的核酸药物数量逐年递增,截至目前全球共有17款核酸药物获批上市。蕴含 15 款寡核苷酸药物 (3款已经退市)和 2 款 mRNA 产品 。15 款获批上市的寡核苷酸药物蕴含9款ASO药物、5款siRNA药物和1 款核酸适配体。

已获批的核酸药物[2]

已获批的寡核苷酸药物 (截至2022年6月)[2]
与国表相比,国内目前还暂无获批的寡核苷酸药物,国内的寡核苷酸药企业目前都还处于发展初期或者上升期。国内企业中寡核苷酸药物确当先企业蕴含艾博生物、瑞博生物、圣诺造药、中美瑞康等。
全球寡核苷酸药物适应症散布宽泛,蕴含了肿瘤,遗传病性疾病,心血管系统疾病,新陈代谢疾病等多个疾病领域。肿瘤和遗传性疾病病是临床管线的适应症中占比最多的。
寡核苷酸药物作用机造
RNA滋扰(RNAi)
RNAi 是指长双链RNA被剪切为短双链RNA 后,与蛋白质结合形成siRNA 诱导滋扰复合体(RISC),短链RNA的正义链降解后,RISC再与特定mRNA结合, 使mRNA降解,最终寡言相应基因的表白。这是一种高度守旧的过程。

RNAi的作用机造[3]
反义寡核苷酸 (ASO)
ASO是指与靶基因mRNA互补的一段单链DNA或RNA序列,通常由十几到几十个碱基组成,通过化学合成的方式出产。对ASO进行某些特定的化学建饰后,ASO药物通过肯定方式进入细胞,可能特异性地调控靶基因的表白。ASO靶向细胞内各种类型核酸(pre-mRNA、mRNA、非编码 RNA)。ASO 重要通过刺激 RNAase H 活性来抑造蛋白质出产,这反过来又会导致靶 mRNA 降解(ASO“Gapmers”)。

ASO 药物作用机造[3]
核酸适配体 (nucleic acid aptamer)
核酸适配体是通过大型寡核苷酸文库(称为SELEX)筛选的单链DNA或RNA分子,以高选择性和特异性结合特定靶点。常见的靶点蕴含幼金属离子和有机分子、蛋白质、病毒、细菌和整个细胞。靶点鉴别和结合涉及三维、状态依赖性的相互作用以及疏水相互作用。下图是适配体Pegaptanib通过与其受体VEGFR结合来抑造靶蛋白VEGF-165作用的示意图。

核酸适配体的作用机理[3]
寡核苷酸药物优势
? 特异性强:寡核苷酸药物是凭据指标RNA人为设计的,所以指表明确,靶点特异性强。
? 设计轻便、研发周期短:寡核苷酸药物临床前研提议首通过测定基因序列,针对疾病基因进行合理设计,使基因靶向寡言,所以能预防盲目开发,很大水平上节俭研发功夫。
? 靶点丰硕:寡核苷酸药物从转录后水平进行医治,能针对一些蛋白靶点能有疗效的特殊靶点进行突破,有望攻克尚无药物的遗传疾病。

寡核苷酸与幼分子药物的优弊端比力[4]
寡核苷酸药物开发挑战和战术
寡核苷酸原料药出产使用固相合成技术,在工艺开发、工艺放大和质量节造上存在较高壁垒,寡核苷酸原料药固相合成配套设备、干净环境等前期投入极度大,同时出产需切合 GMP要求。因而,国内有能力出产寡核苷酸原料药的企业较少,有关产业配套尚不美满,随着市场需要的增长,能否保障寡核苷酸药物的实时供给成为产品开发和贸易化成功的沉要挑战。
核酸药物合成&建饰:
JDB电子
核苷酸药物化学合成平台能够一站式提供单体合成、建饰;寡核苷酸合成;递送系统合成以及寡核苷酸偶联物的合成。已经建成的siRNA库,不仅有丰硕的单体库存,并且占有重大的单体合成砌块库,能够急剧实现各类建饰单体的合成。JDB电子占有专业的幼核酸药物的研发团队能够提供高效快捷地研发服务;已有多个siRNA药物
FTE项目实现和进行中。
核酸药物CMC钻研:
寡核苷酸药物开发过程中药学方面的挑战重要是寡核苷酸大规模出产能力和分析与质控能力要求高,大规模出产对单体原料,设备,合成工艺及纯化方面都有很高要求。造剂方面的挑战在于造备LNP(GalNac技术的幼核酸之表)的难度高;分析方面挑战在于寡核苷酸的有关物质与活性成分自身的结构类似性大,质量钻研与节造必要多道理分歧伎俩的分析步骤进行,除了通常注射剂钻研表还要进行LNP的包封率测定等。JDB电子在siRNA等寡核苷酸药物方面的CMC服务项目已启动。
核酸药物药效学评价:
寡核苷酸药物开发过程中药效学方面的挑战蕴含:靶向不及导致靶部位的寡核苷酸药物浓度低导致给药剂量不休增高;寡核苷酸药物与非靶 RNA 结合引发的脱靶毒性等。
JDB电子案例:核酸药物药效学评价
? 分歧用药蹊径的比力(如静脉注射,瘤内部门注射)
? 体内药效与靶标mRNA/蛋白质降解(PD)和寡核苷酸药物的系统露出量(PK)的有关性分析

核酸药物生物分析:

JDB电子案例:Compound A –siRNA plasma quantification (20 ?L plasma)

核酸药物药代动力学钻研:
寡核苷酸药物开发过程中药代动力学PK方面的挑战也是此类药物较大的难题。未经建饰的寡核苷酸类药物成药性欠安;PK个性差;不变性差;容易被核酸酶降解;散布个性差;和靶标的结合力欠安;生物分析步骤开起事度大等。
通过化学建饰和递送系统能够解决这些问题。随着技术突破,部门难标题前得到较好的解决法子,其中化学建饰能够预防核酸类药物被核酸酶降解并耽搁半衰期,高效安全的递送系统能够使寡核苷酸类药物精准的靶向器官,好比肝脏,并提高细胞摄取效能,使寡核苷酸类药物阐扬较好的医治职能。寡核苷酸药物从转录后水平进行医治,能针对难以成药的特殊蛋白靶点实现突破,有望攻克尚无药物医治的疾病蕴含遗传性疾病和其他难治性疾病。

核酸药物递送壁垒[5]
JDB电子药代动力学团队具备美满的寡核苷酸生物分析平台、肝脏活体穿刺、肌肉活检和鞘内注射平台用于PK和PK/PD钻研。
JDB电子食蟹猴B超疏导下肝脏活体穿刺、肌肉活检和鞘内注射平台用于PK和PK/PD
基因疗法和核酸药物的发展使得成立猴模型并发展有关钻研成为热点。因基因、状态学、生理生化等特点与人类高度近似,使得非人灵长类(尤其是食蟹猴)与人类在进化关系上最为靠近,在模型构建、疾病机造钻研以及药物研发方面优势凸起。目前已经成立了多种疾病模型。
在进行食蟹猴肝脏疾病模型变动的持久动态尝试观察中,由于受到动物疾病模型与尝试客观前提的限度,在对这些疾病模型的病理分析和诊断时,科研人员大多通过盲穿或手术或安泰死取材的步骤得到肝组织,不仅对动物创伤大、术后护理复杂,且易导致各类并发症,不利于疾病模型的持久观察。
而JDB电子食蟹猴B超疏导下肝脏活体穿刺平台可能最大水平地避开大血管及胆囊,拥有创伤幼、穿刺操作安全轻便、定位正确、术后复原较好蹬着势。B超疏导下肝脏活体穿刺平台可实时动态显示活检针进针取材的全过程,大大提高了穿刺的成功率和尝试了局的正确性,同时也推进了尝试动物福利的美满,已经屡次利用于基因医治药物的临床前体内PK和PK/PD评价项目,并在统一个别动物上分歧功夫点实现陆续采集多份肝脏样品。
同时,食蟹猴肌肉活检平台同样可实此刻统一个别动物上陆续采集多份肌肉样品;对于神经系统医治药物,部门鞘内注射平台实现部门医治,都可能为基因疗法和核酸药物临床前PK和PK/PD评价提供有力支持。

JDB电子DMPK部门发展食蟹猴肝脏穿刺活检用于PK/PD钻研
寡核苷酸药物未来市场远景
寡核苷酸药物拥有特异性强、设计便捷、研发周期短、靶点丰硕蹬着点,是当前生物医药领域钻研的沉点。同时递送技术的发展与创新不休推进核酸药物给药蹊径的进取。核酸药物递送平台(偶联递送系统、纳米颗粒载体等)的开发将推动递送技术和多种给药蹊径(如:皮下注射、静脉注射、雾化吸入、瘤内注射等)的共同发展。
未来,随着寡核苷酸药物的利用领域和技术领域不休突破创新,技术的更新将有助于寡核苷酸药物的发展。市场需要和市场规模将持续扩大,寡核苷酸药物的适应症领域广,蕴含肿瘤、罕见病、病毒性疾病、肾脏疾病、心血管疾病、炎症类疾病、代谢类疾病等。因而,寡核苷酸药物潜在适应人群基数大,随着技术的发展和出产的成熟,寡核苷酸药物市场在未来将有更辽阔的发展空间。
参考文件:
[1] Kazuki Takakura, et al. The Clinical Potential of Oligonucleotide Therapeutics against Pancreatic Cancer. Int J Mol Sci. 2019 Jul 6;20(13):3331. doi: 10.3390/ijms20133331.
[3] Ageliki Laina, et al. RNA Therapeutics in Cardiovascular Precision Medicine. Front Physiol. 2018 Jul 25;9:953. doi: 10.3389/fphys.2018.00953. eCollection 2018.
[4] Phuc Tran, et al. Delivery of Oligonucleotides: Efficiency with Lipid Conjugation and Clinical Outcome. Pharmaceutics. 2022 Feb 1;14(2):342. doi: 10.3390/pharmaceutics14020342.
[2] Seong Jun Jo, et al. Clinical Pharmacokinetics of Approved RNA Therapeutics. Int J Mol Sci. 2023 Jan 1;24(1):746. doi: 10.3390/ijms24010746.
[5] Xuyu Tan, etal. Nucleic acid-based drug delivery strategies. JControl Release. 2020 Jul 10;323:240-252.
[6] David Bumcrot, et al. RNAi therapeutics: a potential new class of pharmaceutical drugs. Nat Chem Biol. 2006 Dec;2(12):711-9. doi: 10.1038/nchembio839.