在現(xiàn)代醫(yī)藥飛速發(fā)展的今天，小分子藥物和抗體藥物已經(jīng)完成了從橫空出世到獨領(lǐng)風(fēng)騷的轉(zhuǎn)變。問誰能繼續(xù)引領(lǐng)現(xiàn)代藥物研發(fā)的第三波潮流，那也只有核酸藥物能扛得起這面大旗。核酸藥物的研發(fā)周期短、作用效果直接且持久，不易產(chǎn)生耐藥性。研發(fā)的底層邏輯在于依賴堿基互補配對原則，讓藥物直接作用于基因轉(zhuǎn)錄和翻譯過程從根源上調(diào)控致病基因的表達，繞過了蛋白靶點難以成藥的難題。核酸藥物市場規(guī)模從0.1億美金暴漲至的32.5億美金，只用了短短五年時間。全球目前共有15款小核酸藥物獲批上市，包括9款A(yù)SO藥物、5款siRNA藥物以及1款核酸適配體藥物。權(quán)威機構(gòu)Evaluate Pharma 和 BCG 統(tǒng)計分析，2024 年全球核酸市場規(guī)模將會達到 86億美元。

核酸藥物家族目前包括反義核酸（Antisense oligonucleotide, ASO）、微小RNA（microRNA, miRNA）、核酸適配體（Aptamer）、小干擾RNA（small interfering RNA, siRNA）、小激活RNA（small activating RNA, saRNA）等不同類型。藥物需要被遞送至靶細胞后與靶標(biāo)mRNA結(jié)合發(fā)揮作用。

在這個遞送的過程中核酸藥物會面臨許多挑戰(zhàn)，核酸酶的降解作用、腎小球的過濾作用、血液循環(huán)中的免疫識別等。為了解決這些問題，科學(xué)家經(jīng)過多年的努力在核酸藥物領(lǐng)域已經(jīng)開發(fā)出化學(xué)修飾和遞送系統(tǒng)兩項主要技術(shù)。

Fig1：核酸療法目前依賴的四種平臺技術(shù)

化學(xué)修飾可以對其藥性產(chǎn)生重要影響，通常通過在核酸分子上引入不同的化學(xué)基團或結(jié)構(gòu)來改變藥物的性質(zhì)、穩(wěn)定性、藥效和遞送方式。我們可以通過藥代動力學(xué)、藥效學(xué)和生物分布等指標(biāo)直觀觀察到修飾后帶來的改善【1】。

Fig2：核酸藥物的化學(xué)修飾方法

核糖-磷酸骨架修飾

核酸鏈的骨架修飾是通過在磷酸二酯鍵中引入硫代磷酸（PS）連接等方式，PS修飾可以降低藥物的親水性、增強抵抗核酸酶降解的能力、增加與血漿蛋白結(jié)合，從而提高藥物的穩(wěn)定性和半衰期【2】。PS修飾還可以促使小核酸藥物在細胞核內(nèi)富集，增強其與細胞內(nèi)蛋白相互作用，從而增加藥物的效果。然而，PS修飾也可能影響藥物的活性和親和力，因為硫原子引入的立體異構(gòu)體可能導(dǎo)致不同的理化性質(zhì)。在研發(fā)過程中，需要我們通過鑒定來選出最佳的立體異構(gòu)體，這樣后續(xù)的成藥可以獲得更有效的分子，同時也可以在一定程度上減少藥物劑量。

核糖修飾

小核酸藥物通常在核糖的2’位進行化學(xué)修飾，因為這樣的修飾可以改變糖環(huán)的折疊結(jié)構(gòu)，從而影響整個核酸分子的穩(wěn)定構(gòu)象，進而影響其結(jié)合能力和活性。同時，2’位的修飾還可以降低小核酸藥物作為核酸酶底物的契合度，從而增強對核酸酶的抗性。最常用的2’位取代基包括2’-O-甲基（2’-OMe）、2’-O-甲氧基乙基（2’-MOE）和2’-氟（2’-F）。這些修飾可以提高藥物在血漿中的穩(wěn)定性，改善在組織中的半衰期，從而延長藥物的作用時間【3】。

Fig3：2'-?O?-[(2-甲氧基)乙基]-RNA (MOE RNA)的加性變形

堿基修飾

小核酸藥物主要通過與靶標(biāo)序列堿基互補形成氫鍵發(fā)揮作用，因此堿基修飾可以改變兩者間堿基配對的相互作用。在尿嘧啶的5位做替代是常用的堿基修飾策略。引入5-溴尿嘧啶、5-碘尿嘧啶可加強腺嘌呤-尿嘧啶（A-U）之間的連接，提高堿基的相互作用力，寡核苷酸與目標(biāo)RNA 結(jié)合得緊密，則可以隱藏剪接位點，防止核糖體組裝，最大限度的抑制翻譯的發(fā)生。堿基修飾可以增強適體的 3D 結(jié)構(gòu)，但是同時結(jié)合力的增強可能會增加脫靶結(jié)合的風(fēng)險，從而增加不良反應(yīng)的風(fēng)險，在應(yīng)用該技術(shù)時需要客觀考慮現(xiàn)實狀況。

末端修飾

末端修飾可用于靶向特定細胞類型或提高藥物穿透細胞膜的能力，且核酸適配體、抗體、葉酸、N-乙酰半乳糖胺等結(jié)構(gòu)也可用于末端修飾的靶向功能。最近上市的三款siRNA藥物均采用GalNac修飾即N-乙酰半乳糖胺修飾，通過將GalNac以三價態(tài)的方式共價偶聯(lián)至核酸3’末端，形成多糖-siRNA單綴合物【4】。

Fig4：GalNAc-siRNA靶向原理

選擇合適的末端位置引入功能結(jié)構(gòu)非常關(guān)鍵，通常在過客鏈的末端連接功能性分子，以保持向?qū)ф湆Π袠?biāo)的沉默活性并減弱過客鏈引起的脫靶效應(yīng)。同時，連接方式應(yīng)選擇可被切割或在酸性條件下不穩(wěn)定的化學(xué)鍵，以便藥物在細胞內(nèi)裂解分離。

結(jié)語：化學(xué)修飾已經(jīng)是一門較為成熟的技術(shù)，可選擇的方案種類多、涉及的方面廣，甚至可以協(xié)同合作，比如單個ASO藥物經(jīng)常包含多個修飾以結(jié)合其優(yōu)勢特性并減輕相關(guān)并發(fā)癥?？梢哉f它已經(jīng)是科學(xué)家手頭打磨核酸藥物稱手的“金剛鉆”了，在小核酸藥物蓬勃發(fā)展的今天，相信會在未來為我們帶來更多的創(chuàng)新和突破。

轉(zhuǎn)染技術(shù)作為核糖核酸干擾分子療法（RNAi）藥物的核心關(guān)鍵技術(shù)，選擇轉(zhuǎn)染試劑產(chǎn)品是否能夠高效率的進行細胞轉(zhuǎn)染及轉(zhuǎn)染后的細胞毒性大小是首要考慮的問題，同立海源生物研發(fā)生產(chǎn)的LipidnanoTM?Super RNAi 轉(zhuǎn)染試劑（貨號：TL-1001）獨具核心競爭力，是一款高效能、非強正電型脂質(zhì)轉(zhuǎn)染試劑，用于siRNA介導(dǎo)的基因敲低實現(xiàn)，適合將siRNA和miRNA等小RNA高效地輸送到廣泛的細胞類型中。特有的超高細胞利用率，在低攝取量下即可達到高效的靶基因敲低水平，轉(zhuǎn)染效果優(yōu)于行業(yè)同類型競品。另外公司還可提供小核酸藥物遞送服務(wù)，高效安全、精準(zhǔn)靶向的遞送系統(tǒng)提升RNAi治療的有效性，助力突破小核酸藥物遞送壁壘。

01、產(chǎn)品特點

●?高效低毒

●?操作簡便

●?低攝取高表達，超高細胞利用率

●?適用于多種難轉(zhuǎn)染細胞

●?易于實現(xiàn)體內(nèi)轉(zhuǎn)化

02、產(chǎn)品性能

■ 高轉(zhuǎn)染效率

圖1：對多種常規(guī)細胞及難轉(zhuǎn)染細胞均有較高的轉(zhuǎn)染效率

圖2：對多種難轉(zhuǎn)染細胞，具有高轉(zhuǎn)染效率，并優(yōu)于行業(yè)同類型競品

■ 低細胞毒性

圖3：LipidnanoTM?Super RNAi 轉(zhuǎn)染試劑在實現(xiàn)高靶基因抑制水平的同時，具有極低的細胞毒性

參考文獻：

【1】?Zhu Y, Zhu? L, Wang X, Jin? H. RNA-based? therapeutics: an overview and prospectus. Cell Death Dis. 2022 Jul 23;13(7):644.

【2】?Eckstein? F.? Phosphorothioates , essential? components? of therapeutic oligonucleotides. Nucleic Acid Ther. 2014? Dec;24(6):374-87.

【3】?Egli M, Manoharan M. Chemistry, structure and function of approved oligonucleotide therapeutics. Nucleic Acids Res. 2023 Apr 11;51(6):2529-2573.

【4】?Springer AD, Dowdy SF. GalNAc-siRNA Conjugates: Leading the Way for Delivery of RNAi Therapeutics. Nucleic Acid Ther. 2018 Jun;28(3):109-118.

關(guān)于同立海源

北京同立海源生物科技有限公司，成立于2011年，專注細胞和基因治療（CGT）上游GMP級原料試劑研發(fā)，致力于為生命科學(xué)提供可靠的產(chǎn)品與服務(wù)。產(chǎn)品涉及細胞分選磁珠試劑，真核/原核重組蛋白、無血清培養(yǎng)基、細胞培養(yǎng)試劑盒、轉(zhuǎn)染試劑、基因編輯工具酶等。為細胞和基因治療藥物、抗體藥物開發(fā)、細胞儲存等生物制藥和IVD領(lǐng)域提供核心原料試劑與服務(wù)。

公司建有2000㎡的研發(fā)實驗室及GMP級潔凈車間，包括真核與原核蛋白表達工程平臺、細胞培養(yǎng)技術(shù)開發(fā)平臺、體外診斷試劑生產(chǎn)平臺，通過ISO13485和ISO9001雙認證，部分產(chǎn)品已獲美國FDA DMF備案。