小核酸药物分类、优势与挑战分析

有望成为小分子和抗体后的第三大类药 物。

小核酸药物是由几十个核苷酸串联而成的短链核酸，按作用机制可分为两类：一是以 RNA 为靶点、 通过促进或抑制翻译来调节蛋白质表达，包括 ASO（反义寡核苷酸）、siRNA（小干扰 RNA）、 miRNA (微小 RNA)、saRNA（小激活 RNA）等；二是以蛋白质为靶点的 Aptamer (适配体)，可 特异性结合靶蛋白，起到类似抗体的功能。

小分子和抗体通常以蛋白质或其他细胞成分为靶点，而小核酸药物通过与核酸（DNA或RNA）相 互作用来调节基因表达，在基因或分子水平发挥作用。从作用机理来看： 1）ASO：作用灵活，可调节蛋白表达。ASO 有两种作用机制：一是其部分 DNA 序列与目标 mRNA 结合后形成的 DNA-RNA 杂合体将吸引 RNase H 酶至该位点，并对目标 mRNA 进行切割 或降解，从而下调目标基因表达；二是通过阻断其他功能基团与 pre-mRNA 中参与基因剪接的功 能序列的结合，调节 pre-mRNA 的剪接模式，从而改变目标基因蛋白表达。 2）siRNA：高效沉默基因表达。siRNA与 RNA诱导沉默复合体（RISC）结合，通过与靶 mRNA 完全互补的序列匹配导致靶 mRNA 降解，通过精确匹配可以高效且完全地沉默特定基因的表达。 3）miRNA：同时调控多个基因。miRNA通过与 mRNA的 3’非编码区（3’ UTR）部分互补结合， 从而抑制 mRNA 的翻译或者使 mRNA 不稳定，降低蛋白质生成效率。由于其不完全匹配特性， 单个 miRNA 可以同时调控多个不同基因，并在复杂基因网络中发挥多层调控作用。

4）saRNA：增强靶基因转录。saRNA 招募 RNA 诱导的转录激活复合体（RITA complex，包括 AGO2、CTR9、RHA 和 RNAPⅡ）刺激靶基因转录的启动和延伸。 5）Aptamer：作用机制类似抗体。Aptamer 通过 SELEX（指数级富集的配体系统进化）技术筛 选，依靠独特的三维构象特异性识别和结合多肽、蛋白质、病毒、细菌和细胞等靶分子，与介导 抗体和抗原相互作用和复合物形成的构象识别类似，但 Aptamer 较抗体热稳定性和生理稳定性高、 免疫原性低且靶标特异性范围更广。

对比传统药物，小核酸药物在靶点、作用部位和给药频率等许多方面存在差异。首先，靶点为细 胞内的 mRNA，选择性高、脱靶毒性低且药物相互作用风险低；其次，小核酸药物半衰期和药效 持续时间长，给药频率能达到每 6 个月 1 次；此外，不同类型小核酸药物亦存在差异，如由于分 子量不同，ASO 可内吞进入细胞，siRNA 需封装或偶联。

基于与当前主流的小分子药物和抗体药物不同作用机制，小核酸药物具备独特优势和巨大潜力： 1）靶标可及性广。在人类基因组编码蛋白质中，只有约 1.5%（对应约 2 万个蛋白质）能成药， 其中只有约 10%-15%与疾病相关（占比 0.2%，对应约 2000-3000 个蛋白质）。当前，已获批药 物仅能对不到 700 种人类基因组编码蛋白质产生治疗作用（占比 0.05%）。理论上，RNA 拥有靶向人类基因组中所有致病基因的潜力，其潜在靶点涵盖与未成药或难成药蛋白质相关的 mRNA （占比 0.15%）以及非编码 RNA（占比 70%）。

2）靶向性/特异性强。小核酸药物可高精度、特异性靶向致病基因的 mRNA，从上游调控其表达 并在单碱基水平实现序列特异性，最大限度减少非疾病相关基因或细胞过程的脱靶效应。而更强 的靶向性和特异性恰恰是小核酸药物在疗效和安全性方面的核心优势，因此有望开发出选择性更 高、疗效更佳、副作用更小的疗法。

3）研发效率高。由于需要与复杂的蛋白质结构相匹配，而蛋白质在体内可能发生构象变化，故 小分子药物早期开发和筛选复杂，其先导化合物发现具备高度偶然性，且分子优化需要大量筛选 工作。抗体药物筛选因为涉及动物免疫和人源化等步骤，制备周期较长、批次间差异大。 小核酸药物开发只需为特定靶向基因设计适当序列，相对简单，早期开发速度快，且整套技术流 程可重复性强，如 Alnylam 凭借其高效 RNAi 研发平台，整体药物开发成功率高达 64.3%，远高 于创新药全行业 5.7%的平均水平。

4）给药间隔长。小核酸药物一旦进入细胞内并结合靶 mRNA，能够触发 RNA 降解或翻译阻断， 在靶基因被沉默后，生物体需要时间合成新的 mRNA 或蛋白质恢复功能，这种细胞基因表达的自 然周期使得小核酸药物的作用时间相对更长，其药效通常可以持续数月甚至 1 年，而长效疗法能 显著提升慢病患者依从性，打开潜在临床需求。 综上所述，小核酸药物具备靶标广、特异性强、研发效率高和给药间隔长等独特优势，极有潜力 成为可产生大量产品的新技术路径。

将药物精确递送到靶组织是小核酸药物开发的主要目标。对于全身给药而言，小核酸药物面临的 主要挑战包括：体内稳定性、免疫原性、体内靶向性、跨膜吸收和内体逃逸效率及生产工艺等， 其中，体内靶向性对临床应用至关重要。究其原因，无论理论优势和潜力有多大，小核酸药物只 有在被递送至靶细胞内，并与靶标特异性结合才能发挥作用。

化学修饰与递送系统是核心技术壁垒。对小核酸药物进行骨架、核糖和碱基修饰能够改变理化性 质，提高疗效和稳定性，同时降低毒性和免疫原性，从而提高递送效率；而递送载体能包裹小核 酸药物，阻隔其与体内核酸酶的接触，帮助其跨过体内屏障，精准到达病灶，还能防止其非特异 性地结合体内蛋白，提高治疗有效性。

ASO 主要依赖化学修饰，已在多种器官中验证成药。近年来，化学修饰技术和递送载体的重大进 展大大提高了递送效率。分药物类型看，ASO 作为单链核酸分子，分子量小，可以通过自递送细 胞内吞进入细胞并直接与 mRNA 结合，主要依靠化学修饰而非递送系统，在多种器官中成药性较 好。截至目前，已上市 13 款 ASO 药物中，11 款采用化学修饰，2 款采用化学修饰结合 GalNAc 递送，靶向器官涵盖眼睛、肝脏、肌肉、中枢神经系统和心血管。

以 ASO 龙头 Ionis 为例，正在探索 cEt、LNA 和 LICA 技术。Lonis 的上市产品以 2’-MOE 和 m5U、m5C 组合使用为主，其一代（PS）、二代（2’-OMe）修饰技术平台的核心专利均已到期。 因此，该公司正在开发第 2.5代的 cEt（约束乙基 BNA）、LNA（锁核酸）技术，cEt 技术的 ASO 药物 Danvatirsen 正处于 I 期临床。 此外，lonis 还开发了涉及 GalNAc 递送的 LICA（配体共轭反 义）技术平台，而通过将 GalNAc 偶联至 ASO 药物，可将 PS/2ʹ-MOE 和 PS/2ʹ-cEt 修饰效能提升 约 15~30 倍。

siRNA 主要依赖递送系统，GalNAc 已成突破性技术平台。目前，已上市的 7 款 siRNA 均采用化 学修饰结合递送载体，除最早上市的 Patisiran 采用 LNP（脂质纳米粒子）递送外，其他 6 款药物 均采用 GalNAc 递送。每个肝细胞约有 50 万个 ASGPRs（去唾液酸糖蛋白受体），ASGPR 是一 种高容量、快速内化受体，其配体 GalNAc 与寡核苷酸共价连接后，能够结合 ASGPR 并将寡核 苷酸靶向递送到肝细胞。 GalNAc：适应症范围受到限制，但递送效率优势明显。尽管 GalNAc 无法解决肝脏以外器官的靶 向递送，且存在给药剂量和时间依赖性等问题，适应症也仅限于部分肝脏相关疾病。但从递送效率看，GalNAc 使得在同等剂量下寡核苷酸在肝细胞中的水平增加了 6~7 倍，靶基因敲除所需偶 联物的剂量是未经任何修饰的寡核苷酸的 1/30~1/10。

以 siRNA 龙头 Alnylam 为例，肝外递送技术有望突破。Alnylam 曾开发 LNP 和 GalNAc 两种 RNAi 领域突破性技术，目前正不断革新 RNAi 疗法的制造和递送技术，其大脑穿梭技术可辅助递 送 RNAi 疗法进入大脑，小分子偶联 RNAi 技术在非人灵长类模型的临床前研究中，成功降低脂 肪、骨骼肌和心肌组织中靶点蛋白的表达。该公司目标是到 2030 年前，解决所有主要组织的 RNAi 递送挑战。

从内体逃逸效率看，小核酸药物仍处发展早期。小核酸药物通过内吞进入细胞后会被内体捕获并 降解，内体也由脂质双分子层构成，一方面阻止绝大多数（~99%）小核酸药物进入细胞质，另 一方面从内体逃逸也导致较长的治疗反应持续时间（3~6 个月），同时使得起效时间延长，如 GalNAc-siRNA偶联药物在人体临床中需要 2~3 周才能达到最大 RNAi 反应。从内体逃逸效率看， 目前 ASO 和 siRNA 仅为自然界中包膜病毒的 1/30~1/70，改进空间巨大，但在临床开发中需平衡 逃逸速率（递送速度）和储库效应（反应时间）。

除递送技术外，CMC 对临床速度、商业化和可及性至关重要。统计数据显示，近一半被 FDA 拒 绝 NDA 原因都在于 CMC（化学成分生产和控制）缺陷，且生产成本、质量控制及产能均受到生 产工艺限制。从业界主流的亚磷酰胺固相合成法看：首先，其四步反应需要多次重复，任何工艺 差异和原料杂质均会被放大；其次，受到设备流速和反应柱直径等物理限制，一个最大合成设备 只能生产 5-7 公斤原料药，年产量不足 1 吨。