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金笔奖 | RNAi疗法:新兴技术发展迅速,未来可期

https://www.cphi.cn   2021-11-25 09:44 来源:CPhI制药在线 作者:医药Max

随着近年来RNAi疗法获批上市速度的加快,RNAi疗法热度逐渐兴起,越来越多企业开始布局这一领域。

       金笔奖

       目前,全球范围内已有四款RNAi疗法ONPATTRO® (patisiran)、GIVLAARI® (givosiran)、OXLUMO™ (lumasiran)、Leqvio®* (inclisiran)获批上市。随着近年来RNAi疗法获批上市速度的加快,RNAi疗法热度逐渐兴起,越来越多企业开始布局这一领域。

       RNAi(RNA Interference)即RNA干扰,是由外源或内源性的双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)导入细胞而引起的与dsRNA同源的mRNA降解,进而抑制相应基因表达的现象,这一现象属于转录后的基因沉默机制(Posttranscriptional gene Silencing,PTGS)。

       这一现象的基本过程主要包括以下3个步骤:(1)dsRNA进入细胞内,细胞质中的一种核酸内切酶Dicer将dsRNA切成多个特定长度(21~26nt)的小分子双链RNA,即siRNA(Small interfering RNA;小干扰RNA);(2)siRNA在RNA解螺旋酶的作用下解链成正义链与反义链,其中反义链与体内一些酶(包括内切酶、外切酶、解旋酶等)结合形成RISC(RNA-induced silencing complex,RNA诱导的沉默复合物);(3)RISC与对应的同源mRNA特异性结合,发挥其核酸酶的功能在结合部位切割mRNA使之降解,失去相关基因的表达能力。

 RNAi的基本机制

       图1. RNAi的基本机制[1]

       在这一过程中,siRNA不仅能引导RISC切割同源单链mRNA,而且可作为引物与靶RNA结合并在RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRP)作用下合成更多新的dsRNA,新合成的dsRNA再由Dicer切割产生大量的次级siRNA,从而使RNAi的作用进一步放大,最终将靶mRNA完全降解。

       根据以上机制,RNAi可以用于高通量研究基因功能、基因敲除、基因表达调控以及基因治疗等。

       RNAi疗法现状及进展

       RNAi现象最早在1995年由科研人员研究线虫时发现,2002年《科学》杂志和美国科学促进会将 RNAi 技术评选为当年十大重大科学成就之首,相关研究发现更是于2006年获得诺贝尔生理学和医学奖。然而,在这之后的十多年间该领域并无相关药物上市,一直到2018年才有第一款RNAi疗法patisiran获批上市。

       目前,全球范围内已有四款RNAi疗法ONPATTRO® (patisiran)、GIVLAARI® (givosiran)、OXLUMO™ (lumasiran)、Leqvio®* (inclisiran)获批上市,值得一提的是这四款疗法均由Alnylam Pharmaceuticals开发。

       表1.已上市RNAi疗法

表1.已上市RNAi疗法

       Patisiran是全球第一个获批上市的RNAi疗法,其一种通过静脉注射的RNAi药物,靶向甲状腺素运载蛋白(TTR)。通过靶向并沉默特异的信使RNA(mRNA),阻断TTR蛋白的生成,这可能有助于减少沉积并促进TTR淀粉样蛋白在外周组织中的清除,并恢复这些组织的功能。

       Givosiran是是继Patisiran之后第二款获得FDA批准上市的RNAi新药。该药靶向氨基乙酰丙酸合成酶1(ALAS1),每月给药一次,可显着降低诱导的肝 脏ALAS1水平,从而将神经毒性血红素中间产物氨基酮戊酸ALA和PBG降低到接近正常水平。通过减少这些中间产物的积累,givosiran有潜力预防或减少卟啉症发作的发生,控制慢性症状,并减轻疾病负担。

       Lumasiran是目前第三个获批的RNAi疗法,同时也是第一个被批准用于治疗1型原发性高草酸尿症PH1的药物,其靶向羟基酸氧化酶1(HAO1)mRNA,该mRNA参与编码乙醇酸氧化酶(glycolate oxidase,GO),而GO是一种可导致PH1缺陷的上游酶。Lumasiran通过降解HAO1 mRNA,减少GO的合成,抑制草酸生成,这也是目前唯一个被证明可以降低有害草酸水平的疗法。

       Inclisiran是第四个获批的RNAi疗法,用于治疗成人高胆固醇血症及混合性血脂异常,其靶向PCSK9,通过皮下注射给药,前两次给药间隔3个月,之后每6个月给药一次。临床研究显示,对于使用最 大耐受剂量他汀类药物治疗后LDL-C仍无法达标的患者,Inclisiran可使LDL-C下降达52%。

       目前在全球范围内所有开发RNAi疗法的公司中,属Alnylam产品管线最为丰富。除了上述已上市的四款RNAi疗法外,其研发管线尚有Vutrisiran、Fitusiran处在临床III期阶段,此外尚有部分产品处于I/II期阶段。在此之外,还有Quark开发的QPI-1002、QPI-1007,Sylentis/PharmaMar开发的Tivanisiran,以及Dicerna开发的DCR-PHXC均处在临床III期阶段。

       表2.尚处于临床III期的RNAi疗法[2]

表2.尚处于临床III期的RNAi疗法[2]

       除了上述已获批的四款RNAi疗法以及多个处在III期临床阶段的RNAi疗法外,目前还有很多RNAi疗法处在临床早期的I/II期阶段,其所针对的适应症也各有不同。整体来看,早期开发的RNAi疗法适应症均为罕见病,但随着RNAi疗法领域研究的成熟,现阶段有越来越多的针对常见病如各类肿瘤、乙肝、高血压、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、2型糖尿病的RNAi疗法处在临床研究阶段。

       RNAi疗法优势及其递送系统

       随着相关药物的连续获批,关于RNAi疗法的热度也越来越高,那么相 对普通的小分子药物与单克隆抗体而言,RNAi有何优势呢?其优势主要在以下几点:

       (1)首先,小分子药物与单抗均是通过与靶点蛋白的相应的结合位点结合而实现其生理功能,而很多靶点蛋白位点成药性差,无法通过相关小分子或者单抗的结合抑制/激动其生理功能,而RNAi直接从源头出发,在基因层面将相关靶点的mRNA沉默,使其无法表达相关蛋白以达到治疗的目的。

       (2)其次, RNAi的靶向性更强,siRNA只有在其反义链与目标mRNA完全碱基配对时才能发挥作用,相 对而言小分子或者单抗很容易发生脱靶。

       (3)最后,在药物设计层面,小分子药物的设计成功率大多数情况下依靠的是一次次对化合物的结构修饰,花费大量精力、时间、资金后才有可能获得活性良好的潜在药物,而对RNAi而言,在测得相关疾病靶基因序列后即可初步确定相关药物的基本化学结构用于后期的药物开发。

       当然,RNAi疗法相 对小分子靶向药物与单克隆抗体也有其自身缺点,其主要开发难度在于外源性siRNA要进入胞内发挥作用需要绕过一系列正常生理活动,如机体对外源性物质的免疫识别、肾 脏的过滤与清除、跨膜运输、以及核酸酶的降解等。目前解决这一问题的方案主要是通过合适的结构修饰,结合药物递送系统来实现的。

       在药物递送系统方面,目前行业内主流的并且已经在多项临床试验运用并且得到上市验证的递送系统包括脂质体纳米颗粒(LNP,Lipid Nanoparticles)、GalNac-siRNA 偶联物系统等。

LNP与GalNac-siRNA对比

       图2. LNP与GalNac-siRNA对比[3]

       其中,LNP是研究最久最成熟的RNAi 药物递送系统,第一个上市的RNAi药物 patisiran即采用了 LNP 递送系统。一般认为,LNP通过非共价亲和力和细胞膜结合,并通过内吞作用进入细胞,进入细胞后mRNA逃离内吞小泡,被释放到细胞质中表达靶蛋白。

       GalNAc-siRNA 偶联技术则是Alnylam 率先研发出的新一代RNAi 药物导入系统,目前已上市的第二、三、四款RNAi疗法Givosiran、Lumasiran、Inclisiran均采用了该技术。GalNAc 是唾液酸受体 (ASGPR) 的靶向性配体, 可以使相关siRNA的靶向更为精准,且相关药物的开发也证明了其安全性。

       结语

       目前,随着RNAi技术的日渐成熟,关于各类疾病的基因层面的病理研究也越来越深入,同时越来越多新的药物递送系统被开发并被运用于临床研究中,相信随着相关研究技术的进一步发展,RNAi疗法将从目前的罕见病逐步扩展到常见病领域,给相关患者带来更多治疗选择。

       参考来源

       [1] RNAi therapeutics: a potential new class of pharmaceutical drugs

       [2]各公司官网/ClinicalTrials.gov

       [3] Alnylam Pharmaceuticals官网

       作者简介:医药Max,医药行业从业者,主要从事新药临床试验开发工作,熟悉新药开发动态。

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