隨著(zhù)核酸分子結構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 )新逐漸成為精準生物醫學(xué)和疾病治療的熱點(diǎn)。核酸也因其獨特的化學(xué)生物學(xué)功能成為醫藥產(chǎn)業(yè)的新星。經(jīng)過(guò)不懈的努力探索，近年來(lái)，核酸藥物已在病毒、高膽固醇、基因表達編輯、視覺(jué)失明和肝靜脈阻塞等類(lèi)疾病治療中嶄露頭角，體現出核酸藥物領(lǐng)域的巨大潛力和優(yōu)勢。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(jiàn)的DNA類(lèi)藥物，通常為長(cháng)度13~30堿基的單鏈短DNA 序列。ASO通過(guò)利用與靶基因互補的寡核苷酸序列，在靶點(diǎn)位形成 DNA/RNA 雙鏈結構，導致基因功能被抑制。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(chēng)為antimir 或antagomir。ASO 發(fā)揮作用的方式不僅可以通過(guò)形成一個(gè)強大的雙鏈結構導致空間位阻，還可以誘導 RNase H切割 RNA鏈。RNase H是一種內源性酶，能夠識別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 批準上市的反義核酸藥物有9種，有2款早期的ASO藥物由于銷(xiāo)售額過(guò)低等原因退市，目前仍在市場(chǎng)的有7款。

       Vitravene于1998年批準上市，是FDA批準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) 的巨細胞病毒性視網(wǎng)膜炎。其可與巨細胞病毒(CMV)CMV-IE2的 mRNA 特異性結合，然后RNase H 識別并水解靶向mRNA，最終導致CMV復制所必須的蛋白質(zhì)IE2合成受阻，從而抑制CMV的增殖并達到治療效果。由于高活性抗逆轉錄病毒療法(HAART) 的快速發(fā)展，巨細胞病毒的病例數量急劇下降，目前本品已停止上市。

       2013年1月，FDA 批準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(guò)多是導致動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)鍵，而載脂蛋白B100 (ApoB-100) 是運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的靶標為ApoB-100 mRNA，其可特異結合于A(yíng)poB-100 mRNA，RNase H通過(guò)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批準上市，成為第1個(gè)獲批治療杜氏肌營(yíng)養不良癥(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(guò)程中一或數個(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 特異性結合，在 Pre-mRNA 剪接過(guò)程中去除外顯子51，恢復下游閱讀框并產(chǎn)生截短且有部分功能的抗肌萎縮蛋白，達到治療的效果。

       2016年12月23日，Spinraza（nusinersen）被FDA批準用于脊髓性肌萎縮(SMA)治療。。SMA是由于 SMN1 基因功能缺失性突變導致，人類(lèi)中有類(lèi)似于SMN1 基因的拷貝-SMN2基因，SMN2基因可編碼無(wú)外顯子7的不穩定蛋白( SMN△7) 。此藥物可特異穩定地結合于SMN2 Pre-mRNA 外顯子7下游的內含子剪接消 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 轉錄本的量和全長(cháng)SMN 蛋白的量上調而達到藥物作用。2019年2月，Spinraza（nusinersen）獲批在中國上市，成為了國內第一個(gè)治療SMA的藥物。

       2018年，Tegsedi（inotersen）獲批上市，用于遺傳性轉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淀粉樣變性的內在病因。Tegsedi與血小板減少癥和腎小球腎炎風(fēng)險相關(guān)，需要加強監測以支持對這些風(fēng)險的早期識別和管理。

       2019年，Waylivra (volanesorsen)批準上市，用于治療家族性乳糜微粒血癥綜合征（FCS）的藥物，FCS是一種罕見(jiàn)的遺傳性疾病，由脂蛋白脂肪酶（LPL）功能受損引起，患有FCS的患者可能出現嚴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，從而減少了體內脂肪的積累，從而降低患胰腺炎的風(fēng)險。

       2019年12月12日，Vyondys 53（Golodirsen）經(jīng)美國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)養不良癥（DMD）的患者。

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

       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)在美國獲批的RNA外顯子跳躍突變DMD的反義寡核苷酸療法。

       2、siRNA 類(lèi)藥物

       siRNA 是RNA干擾機制的典型代表，可以實(shí)現靶蛋白的高效沉默。siRNA為雙鏈 RNA， 由正義和反義鏈組成。siRNA 的作用位點(diǎn)為細胞漿。細胞漿中的siRNA 可以與 RNA 介導的沉默復合體 (RISC) 復合。復合后siRNA發(fā)生雙鏈解聚，其中正義鏈離開(kāi) RISC 復合體， 反義鏈繼續與RISC復合。反義鏈含有與靶標mRNA互補配對的堿基序列，因此能夠引導 RISC復合物與靶標mRNA 結合。RISC 復合物中含有核酸降解酶 argonaute， 當siRNA 反義鏈結合mRNA 后，RISC中的argonaute 酶就會(huì )降解mRNA，從而減少mRNA對相應蛋白的翻譯。siRNA 對于由基因異常表達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用潛力。并且由于其 RNA干擾過(guò)程發(fā)生在細胞質(zhì)中，不需要穿透細胞核，這使siRNA 核酸藥物的開(kāi)發(fā)更具吸引力。

       目前被 FDA 批準上市的siRNA藥物有5款。2018年8月11日，首例siRNA 藥物Onpattro（patisiran）通過(guò) FDA 審批并正式上市，用于治療遺傳性甲狀腺素介導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（LNP遞送系統）的基因治療藥物。適應癥為遺傳性轉甲狀腺素蛋白淀粉樣變性（hATTR）引起的周?chē)喟l(fā)性神經(jīng)疾病，機制為沉默hATTR mRNA的表達，減少產(chǎn)生hTTR蛋白，逐漸減少周?chē)窠?jīng)中淀粉樣沉積物（hTTR）的積累，最終達到治療疾病的目的。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，具有生物大分子結構特性。

       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(zhù)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，FDA批準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(jiàn)的遺傳性疾病。Oxlumo獲得孤兒藥稱(chēng)號和突破性治療指定。Oxlumo是第一個(gè)被批準用于治療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期臨床數據顯示，Oxlumo治療能顯著(zhù)減少肝臟中草酸的生成，這可能解決PH1的內在病理生理學(xué)問(wèn)題。

       2020年12月11日，Novartis Pharma GmbH諾華制藥公司宣布歐盟已經(jīng)正式批準該公司的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Amvuttra（vutrisiran）用于治療成人遺傳性轉甲狀腺素介導（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(jiàn)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，治療方法很少。

       3、mRNA 類(lèi)藥物

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

       mRNA核酸疫苗在新冠病毒防疫中的應用是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(lèi)核酸藥物。這兩款疫苗的二價(jià)加強版已經(jīng)獲得了美國 FDA 批準并上市。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(guò) S-2P 技術(shù)對所表達的抗原蛋白進(jìn)行了融合前構象限定，以便于呈現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(kāi)了mRNA技術(shù)藥物在現實(shí)世界中應用的序幕，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)機體產(chǎn)生針對新冠病毒刺突蛋白的中和抗體，還能產(chǎn)生強大的抗原特異性細胞免疫。細胞免疫尤其是CD8+ T細胞免疫響應的產(chǎn)生依賴(lài)于脂質(zhì)納米粒（LNP）介導的核酸溶酶體逃逸。mRNA在LNP 的輔助下，經(jīng)溶酶體逃逸進(jìn)入免疫細胞胞漿后，可以利用胞漿內核糖體表達刺突蛋白。表達的刺突蛋白隨后被胞漿內的蛋白酶體降解成片段。在胞漿中，上述抗原片段可被MHC I 分子識別，并遞呈給 T 細胞，從而促進(jìn)細胞免疫偏向型 T 輔助細胞的分化，并最終誘導 CD8+ T 細胞的成熟。另一方面，mRNA 所表達的刺突蛋白可以被分泌到細胞外，并被周邊其他免疫細胞攝取，并經(jīng)由包涵體-溶酶體路徑實(shí)現 MHC II 分子抗原遞呈，從而誘發(fā)產(chǎn)生后續以 B 細胞為主的體液免疫。體液免疫和細胞免疫在預防病毒感染致病方面同等重要。體液免疫中B細胞產(chǎn)生的中和抗體可與進(jìn)入機體的游離病毒刺突蛋白發(fā)生特異性結合，通過(guò)病毒顆粒包裹和免疫細胞吞噬將其清除。而細胞免疫中的 CD8+ T細胞可以識別已經(jīng)被新冠病毒感染的機體細胞，通過(guò)釋放顆粒酶和穿孔素等策略殺傷清除被感染的機體細胞。上述兩種機制，尤其是 mRNA-LNP 新冠疫苗通過(guò)包涵體-溶酶體逃逸誘發(fā)產(chǎn)生的較強細胞免疫，使其在抵御新冠病毒感染方面展現出明顯優(yōu)于其他疫苗的優(yōu)勢。

       4、核酸適配體

       核酸適配體為長(cháng)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(guò)空間位阻阻斷蛋白行使相應功能。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廣泛等特點(diǎn)，在疾病診斷、治療和預防中有著(zhù)更廣泛的藥物應用潛力。目前，疾病治療中應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)達國家的主要致盲眼病之一。AMD 與內皮生長(cháng)因子(VEGF) 的異常增加有關(guān)，VEGF165是VEGF的主要異構形式，也是該病最重要的治療靶點(diǎn)。pegaptanib sodium能靶向性抑制VEGF165 活性，可特異性結合VEGF165 的肝素結合區，使VEGF165不能再與VEGF受體結合，從而使VEGF165 無(wú)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,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[J].實(shí)用醫學(xué)雜志,2022,38(11)

       作者簡(jiǎn)介：小米蟲(chóng)，藥品質(zhì)量研究工作者，長(cháng)期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗證工作，現就職于國內某大型藥物研發(fā)公司，從事藥品檢驗分析及分析方法驗證。