核酸药物指各种具有不同功能的DNA或RNA，可直接作用于致病的靶基因或靶信使RNA，在基因水平上发挥治疗疾病的作用。作为基因治疗的一种形式，治疗性核酸被用于转录后的基因沉默或激活治疗，与传统药物在蛋白水平上的作用相比，具有特异性高、强效和疗效持久的优势。

       到目前为止，大约有17种基于核酸的药物被FDA或EMA批准上市。其中包含4款siRNA药物和10款ASO药物。Ionis研发的ASO药物Spinraza在2019年销售额达到20.97亿美元，是小核酸药物领域的首 款“重磅炸 弹”。新冠疫情爆发以来，Moderna和辉瑞/BioNTech历时短短数月就开发出基于mRNA技术的新冠**，上市仅一个季度就创造了数十亿美元的全球收益。核酸药物被戏称为“可以拯救宇宙的技术”，重新站在聚光灯下。（图1）

       图1 迄今FDA或EMA批准的治疗性核酸

       下文简单介绍商业化最成功的ASO、siRNA和mRNA**以及国内核酸药物第一股——圣诺医药（Sirnaomics）。

       反义寡核苷酸 （ASO）

       ASOs是一种单链寡核苷酸，与mRNA互补结合，阻止其翻译，从而抑制疾病相关基因的表达；ASOs的基本机制包括:

       （1） ASOs通过空间位阻效应调控基因转录，导致RNA前体特异性剪切，抑制蛋白质翻译。这种作用也被称为非RNase H依赖调节机制；

       （2） RNase H依赖的调节机制，在这一原理中，ASO通过碱基互补配对原则与靶基因mRNA结合，招募RNase H剪切靶mRNA，阻断靶基因的蛋白质翻译（图2）。

       从1998年至今，10种ASO药物相继上市并取得良好效果，肝靶向RNAi和ASO治疗发展的一个显著里程碑是GalNAc（N-乙酰半乳糖胺）递送技术的发展。肝细胞上广泛分布唾液酸核糖蛋白受体，其配体分子为 GalNAc。将GalNAc与RNAi 药物交联，能够改善药物肝靶向运输能力，并提高肝细胞吸收药物的效果，GalNAc技术虽提高了治疗分子的组织特异性，但也将该技术的适应症局限于肝 脏相关的代谢类疾病。

       图2 治疗性核酸的作用机制

       siRNA（small interfering RNA）

       RNAi是核酸药物的分支，也被称为小核酸药物，一般包括siRNA和miRNA（微小RNA）两类。与siRNA相比，miRNA的调控机制更为复杂，miRNA药物主要包括miRNA模拟物和抗microrna （antimiRs），目前miRNA尚无成功商业化的案例。

       而siRNA又称短干扰RNA或沉默RNA，是一种长度约为20-25 bp的双链RNA。在siRNA介导的RNAi诱导基因沉默机制中，将合成的siRNA直接导入细胞或将外源双链RNA经Dicer酶剪切形成siRNA， siRNA与细胞质中的argonaute （AGO）蛋白结合形成RNA诱导沉默复合物（RISC）。然后，正义链被剪切和降解，而RISC结合的反义链被激活，特异性地结合和剪切靶mRNA。这样就触发了靶mRNA的降解，从而阻碍了相应基因的翻译（图3）。

       然而，siRNA是一种带负电荷的生物活性大分子，它没有靶向组织或细胞的能力，穿透细胞膜的能力较差。siRNA在生理环境中极不稳定，因此其递送技术是影响siRNA药物开发的关键因素。2018年，首 款上市的siRNA药物——Patisiran被美国FDA授予突破性治疗认可、优先评审资格、快速通道资格和孤儿药资格，它所使用的是，脂质纳米颗粒（LNP）导入技术。此后，siRNA的发展以前所未有的方式加速。到目前为止，市面上已有4种已上市的siRNA药物用于治疗不同疾病。

       图3 RNAi机制示意图，siRNA进入细胞质后与RISC结合

       mRNA**

       mRNA治疗可以通过外源引入mRNA来纠正基因表达缺陷或异常，或者将表达抗原蛋白的mRNA制成**，使机体产生免疫应答和抗体。相对于其他以核酸为基础的治疗方法，如分子量较小的siRNA和ASO， mRNA的递送更加具有挑战性。但成本低、蛋白表达快、基因整合风险低的优势使mRNA治疗成为近年来最有前途的前沿研究领域之一。

       随着新冠病毒（COVID-19）的流行，mRNA**越来越受到重视。2020年，辉瑞/BioNTech和Moderna在短短数月内就成功研发出两种新冠mRNA**，仅2021年前三个季度，销售额分别达到242亿美元 和107亿美元。

       核酸药物的递送

       siRNA的长度约为7-8nm，直径为2-3nm。这种分子太大而不能穿过细胞膜，但又小得足以被肾小球自由清除，因为小于8nm的分子很容易被滤入尿液中。因此，一旦siRNA离开血液，它们将在膀胱中积累，并在几分钟到半小时内迅速排出体外，阻止它们在目标组织或细胞中积累。将siRNA封装在囊泡中或与某些配体结合，可以有效地避免肾 脏清除，更重要的是，可以将siRNA传递到所需的组织或细胞。

       脂质纳米颗粒（LNP）、动态聚偶联物（DPC™），以及GalNAc-siRNA偶联物都可以将siRNA高效递送到肝细胞。siRNA因为含有多个磷酸酯键而带有大量的负电荷，高分子量（~13-16 kD）和带负电导致很难穿过细胞膜。裸露的siRNA只能被几种细胞类型所吸收，如视网膜神经节细胞（RGCs）和神经元。因而研究人员致力于开发各种载体，以实现高效跨膜递送，阳离子细胞穿透肽（CPPs）在早期成为一种选择。

       CPPs尾部通常有丰富的精氨酸序列，它可以通过胍基与细胞表面的负磷酸盐、硫酸盐和羧酸盐相互作用形成双齿键。这种相互作用导致膜孔形成，使得细胞可以摄取siRNA。

       另一种策略是，siRNA的负电荷可以被带正电荷的脂质或聚合物中和，使siRNA更容易结合到膜上，并通过吸附胞饮作用更容易内化。各种输送系统，如LNPs、DPC™、TRiM™、GalNAc-siRNA偶联物、LODER™聚合物、exosomes和多肽纳米颗粒（PNPs）已经被开发（图4），基于这些递送系统，建立了大量的药物临床管线。

       图4 临床前和临床评估的siRNA递送平台

       12月19日，圣诺医药（Sirnaomics Ltd.）宣布于12月20日起公开招股，计划于12月30日挂牌上市，独家保荐人为中金公司。圣诺医药使用其全球独有的多肽纳米颗粒 （PNP） 递送siRNA药物至细胞。PNP有多种独特优势：

       ●PNP由易于合成的组氨酸赖氨酸多肽 （HKP） 组成，其成分都是天然氨基酸，因此降解产生天然、无毒的产品；

       ●PNP 包裹着 siRNA，用于保护它们在血液中免受周围环境的影响。然而，一旦进入靶细胞，组氨酸基团质子化并允许有效载荷释放到细胞质中，然后siRNA可以诱导基因沉默；

       ●每个 PNP可以携带多个siRNA序列；多种siRNA的递送可产生协同效应；

       ●可以通过将HKP与要携带的siRNA混合来制造尺寸一致的纳米粒子；

       ●PNP的递送可以通过皮内注射（例如用于非黑色素瘤皮肤癌（NMSC））或通过静脉内（IV）给药（例如用于治疗肝纤维化或癌症）；

       ●PNP可归巢于肿瘤并通过增强渗透性和保留 （EPR） 效应传递siRNA以抑制肿瘤生长。

       关于圣诺医药（Sirnaomics）

       2007 年，拥有多年核酸药物研发经验的陆阳博士（Patrick Lu）在美国创立了圣诺医药。在此之前，陆阳与合作伙伴在2001年创立了其第一家RNAi 疗法公司 Intradigm，担任执行副总裁并代主持研发工作。创业前，陆阳曾在诺华任职7年，担任实验室负责人及资深科学家。

       圣诺医药将总部落地美国后的第二年3月，圣诺医药的中国研发中心选址苏州，并于2012年在广州建立了产业化中心——圣诺广州。在 2020年，圣诺医药专注于mRNA药物和**研发的子公司 RNAimmune（达冕生物）启动运营。从其公开资料可见，RNAi和mRNA都是圣诺医药的聚焦方向，其中RNAi药物的研发是公司的核心业务。

       图5 圣诺医药产品管线（来源：招股书）

       圣诺医药最瞩目的两个核心产品，是具有首创优势的双靶点RNAi药物——STP705和STP707。

       目前已进入临床IIb阶段的STP705是一种TGF-β1/COX-2双抑制剂。TGF-β1在包括皮肤癌及肝癌等多种癌症中过度表达；COX-2的慢性升高会导致慢性肝 脏炎症、肝纤维化及肝硬化，且在皮肤癌（鳞状细胞癌SCC及基底细胞癌BCC）患者中也有过度表达。

       STP705可同时抑制这两个靶点，通过抑制肿瘤细胞增值、上皮间质转化、血管生成等机制，抑制肿瘤细胞的生长。而针对纤维化疾病，同时抑制TGF-β1及COX-2可以通过减少炎症、激活纤维细胞的凋亡，来逆转纤维化瘢痕的形成。STP705采取PNP递送技术通过局部给药的方式，直接作用于患病组织，目前正针对多种皮肤癌、皮肤组织纤维化和肝癌等疾病类型开展临床试验。在目前已经完成的鳞状皮肤原位癌isSCC的I/II期试验中，76%（19/25）的患者在治疗结束时实现了病变的组织学清除，且安全耐受性良好。STP705在基底细胞癌、瘢痕疙瘩和增生性瘢痕（HTS）的早期试验中也展现了类似的疗效和安全性。

       此外，STP705已获得美国FDA颁布的三项孤儿药认证，用于治疗肝细胞癌、原发性硬化性胆管炎和肝胆管癌，也计划即将启动与PD-1/L1抑制剂的联用。STP707对比STP705的区别在于，前者的给药途径为全身系统给药。这充分说明了PNP递送技术的灵活性。STP707通过静脉给药用于多种实体肿瘤治疗的IND申请在今年7月份获得美国FDA的批准进入临床试验，即将于近期完成首位病患的给药。圣诺医药临床前阶段产品线中开发进度最为靠前的STP122G项目，包含靶向因子XI的RNAi触发器，采用GalAhead™递送技术用于皮下给药。在最近的非人灵长类的试验中，STP122G单次皮下注射后显示出超过26个星期靶点敲低的体内药物效果。

       在mRNA疗法及**的研发方面，圣诺医药子公司RNAimmune是一家专注于mRNA**及新型药物研发创制的生物医药企业，目前其候选产品管线包括新冠**、流感**、带状疱疹**、广谱RAS**和其他肿瘤**等。该公司核心产品之一，是针对新冠病毒的**候选产品RIM730，由应用脂质纳米粒（LNP）递送技术配置的编码德尔塔变体SARS-CoV-2全长刺突蛋白的mRNA组成，使用方式为肌肉注射给药。在体内小鼠模型中的临床前结果显示，RIM730成功诱导了强烈的免疫反应，取得积极试验结果。

       在产品开发的市场布局方面，圣诺医药在中美两地都有雄厚的科研生产和业务运营能力，且通过战略互补中美两地的监管优势，来加速产品开发和临床批准。同时，圣诺医药也在与多家中美的生物制药公司及学术机构紧密合作，包括与信达生物及上海君实合作开发STP705和免疫检查点抑制剂的联合疗法，与沃森生物签订协议共同开发抗流感核酸药物等。

       2021年7月中旬，圣诺医药向港交所递交了招股说明书，并于11月底成功通过港交所聆讯，目前正在公开招股，即将成为中国核酸药物第一股。在新冠病毒至今仍肆虐全球而mRNA**逐步发挥效力的背景下，在中国生物医药产业日新月异发展而其中RNA领域进展尤为突出和瞩目的背景下，圣诺医药的上市，将会成为全球和中国RNAi/mRNA技术产业发展的一个新的里程碑。

       专栏作家

       星星狐

       药物化学背景，曾从事靶点调研、专利分析与突破、改良新药方面的工作；现专注于创新药分子设计；热爱医药行业，愿与各位同行互相学习、进步，见证创新药最好的时代。

       参考文献：

       1， Xing-Jie Liang et al; Therapeutic siRNA: state of the art: Signal Transduction and Targeted Therapy （2020） 5:101.

       2， Sheng Cai et al; Recent advances in therapeutic nucleic acids and their analytical methods; Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 206 （2021） 114368.

       3， Walhan Alshaer et al ; siRNA: Mechanism of action， challenges， and therapeutic approaches; European Journal of Pharmacology 905 （2021） 174178.

       4， 圣诺医药招股书。

       5， Lei Zhang et al; Insight Into the Prospects for RNAi Therapy of Cancer; doi: 10.3389/fphar.2021.644718.