随着核酸分子结构和功能的不断阐明及核酸合成技术的提高和成本的大幅度下降，核酸研究和药物创新逐渐成为精准生物医学和疾病治疗的热点。核酸也因其独特的化学生物学功能成为医药产业的新星。经过不懈的努力探索，近年来，核酸药物已在病毒、高胆固醇、基因表达编辑、视觉失明和肝静脉阻塞等类疾病治疗中崭露头角，体现出核酸药物领域的巨大潜力和优势。核酸药物通常由天然或修饰的脱氧核糖核苷或核糖核苷聚合而成，包括 DNA、RNA、反义寡核苷酸(ASOs)和核酸适配体等。目前，研究进展较快且已在临床中应用的核酸药物主要有ASOs、siRNA、mRNA和核酸适配体。

       1、ASOs药物

       反义寡核苷酸（ASOs）是一种常见的DNA类药物，通常为长度13~30碱基的单链短DNA 序列。ASO通过利用与靶基因互补的寡核苷酸序列，在靶点位形成 DNA/RNA 双链结构，导致基因功能被抑制。ASO 除了靶向 mRNA 基因，也可以靶向Micro RNA（miRNAs），其中靶向miRNA的ASO被称为antimir 或antagomir。ASO 发挥作用的方式不仅可以通过形成一个强大的双链结构导致空间位阻，还可以诱导 RNase H切割 RNA链。RNase H是一种内源性酶，能够识别DNA/RNA 双链，并特异地切割RNA 链。因此，ASOs形成的双链可以催化RNase H的定向切割。

       ASOs 的研究早于其他核酸药物，迄今为止，被 FDA 批准上市的反义核酸药物有9种，有2款早期的ASO药物由于销售额过低等原因退市，目前仍在市场的有7款。

       Vitravene于1998年批准上市，是FDA批准的首例上市核酸药物，用于治疗免疫功能低下患者(主要指艾滋病患者) 的巨细胞病毒性视网膜炎。其可与巨细胞病毒(CMV)CMV-IE2的 mRNA 特异性结合，然后RNase H 识别并水解靶向mRNA，最终导致CMV复制所必须的蛋白质IE2合成受阻，从而抑制CMV的增殖并达到治疗效果。由于高活性抗逆转录病毒疗法(HAART) 的快速发展，巨细胞病毒的病例数量急剧下降，目前本品已停止上市。

       2013年1月，FDA 批准Kynamro用于治疗纯合子家族性高胆固醇血症(HoFH)。低密度脂蛋白( LDL) 颗粒过多是导致动脉粥样硬化的关键，而载脂蛋白B100 (ApoB-100) 是运载这些脂蛋白颗粒的主要蛋白，因此以ApoB100作为药物靶点是治疗HoFH 的最重要的突破口。Kynamro的靶标为ApoB-100 mRNA，其可特异结合于ApoB-100 mRNA，RNase H通过特异水解ApoB-100 mRNA 使 ApoB-100 合成受阻从而降低胆固醇，目前本品也已停止上市。

       2016年9月，EXONDYS 51（eteplirsen）被FDA批准上市，成为第1个获批治疗杜氏肌营养不良症(DMD)的磷酰二胺吗啉代寡核苷酸。DMD患者是由于DMD 基因突变，造成前信使 RNA( Pre-mR-NA) 形成 mRNA 过程中一或数个外显子移除，改变编码阅读框，终止密码子提前而不能表达功能性抗萎缩蛋白( atrophy protein)。eteplirsen 可与该蛋白PremRNA的外显子51 特异性结合，在 Pre-mRNA 剪接过程中去除外显子51，恢复下游阅读框并产生截短且有部分功能的抗肌萎缩蛋白，达到治疗的效果。

       2016年12月23日，Spinraza（nusinersen）被FDA批准用于脊髓性肌萎缩(SMA)治疗。。SMA是由于 SMN1 基因功能缺失性突变导致，人类中有类似于SMN1 基因的拷贝-SMN2基因，SMN2基因可编码无外显子7的不稳定蛋白( SMN△7) 。此药物可特异稳定地结合于SMN2 Pre-mRNA 外显子7下游的内含子剪接消 音 器( ISS-N1) 上，阻止 SMN2 外显子7被剪切，使包含有外显子7的SMN2 mRNA 转录本的量和全长SMN 蛋白的量上调而达到药物作用。2019年2月，Spinraza（nusinersen）获批在中国上市，成为了国内第一个治疗SMA的药物。

       2018年，Tegsedi（inotersen）获批上市，用于遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性（hATTR）成人患者，治疗其第1阶段或第2阶段多发性神经病变。Tegsedi可抑制TTR蛋白（包括突变型和野生型）的生成。Tegsedi显示的临床益处与甲状腺素（TTR）蛋白的大量降低有关，这是hATTR淀粉样变性的内在病因。Tegsedi与血小板减少症和肾小球肾炎风险相关，需要加强监测以支持对这些风险的早期识别和管理。

       2019年，Waylivra (volanesorsen)批准上市，用于治疗家族性乳糜微粒血症综合征（FCS）的药物，FCS是一种罕见的遗传性疾病，由脂蛋白脂肪酶（LPL）功能受损引起，患有FCS的患者可能出现严重的高甘油三酯血症（HTG）和甘油三酯（TG）诱发的胰腺炎风险升高。Waylivra能阻止载脂蛋白 C-III 的生产，可以减缓脂肪的分解，降低血液中甘油三酯的水平，从而减少了体内脂肪的积累，从而降低患胰腺炎的风险。

       2019年12月12日，Vyondys 53（Golodirsen）经美国FDA加速获批上市，用于治疗确诊为发生53外显子跳跃基因突变的杜氏肌营养不良症（DMD）的患者。

       2020年8月12日，FDA批准将Viltepso（viltolarsen）注射剂用于可治疗的杜氏肌营养不良症（DMD）患者外显子53跳过治疗。由于肌营养不良蛋白的缺乏是DMD的根本原因，因此尽可能早地增加肌营养不良蛋白是DMD治疗的关键目标。Viltepso是第一个也是唯一的第53外显子跳过疗法，证明四岁以下儿童的肌营养不良蛋白增加。

       2021年02月25日，Amondys 45（casimersen）获批上市，用于治疗外显子45跳跃基因突变的杜氏肌营养不良症（DMD）患者。Amondys 45成为继Exondys 51 (eteplirsen)和Vyondys 53(golodirsen)之后，第3个在美国获批的RNA外显子跳跃突变DMD的反义寡核苷酸疗法。

       2、siRNA 类药物

       siRNA 是RNA干扰机制的典型代表，可以实现靶蛋白的高效沉默。siRNA为双链 RNA， 由正义和反义链组成。siRNA 的作用位点为细胞浆。细胞浆中的siRNA 可以与 RNA 介导的沉默复合体 (RISC) 复合。复合后siRNA发生双链解聚，其中正义链离开 RISC 复合体， 反义链继续与RISC复合。反义链含有与靶标mRNA互补配对的碱基序列，因此能够引导 RISC复合物与靶标mRNA 结合。RISC 复合物中含有核酸降解酶 argonaute， 当siRNA 反义链结合mRNA 后，RISC中的argonaute 酶就会降解mRNA，从而减少mRNA对相应蛋白的翻译。siRNA 对于由基因异常表达或基因突变引起的疾病，如癌症、病毒感染和遗传疾病等的治疗具有巨大的应用潜力。并且由于其 RNA干扰过程发生在细胞质中，不需要穿透细胞核，这使siRNA 核酸药物的开发更具吸引力。

       目前被 FDA 批准上市的siRNA药物有5款。2018年8月11日，首例siRNA 药物Onpattro（patisiran）通过 FDA 审批并正式上市，用于治疗遗传性甲状腺素介导的淀粉样变性的多发性神经病。是首 款siRNA药物及首 个非病毒给药系统（LNP递送系统）的基因治疗药物。适应症为遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性（hATTR）引起的周围多发性神经疾病，机制为沉默hATTR mRNA的表达，减少产生hTTR蛋白，逐渐减少周围神经中淀粉样沉积物（hTTR）的积累，最终达到治疗疾病的目的。临床给药途径为静脉输注，每3周1次。siRNA分子的分子量约为14kD，具有生物大分子结构特性。

       2019年，Alnylam公司的RNAi疗法Givlaari（givosiran）获批上市，成为继Onpattro（patisiran）之后的第二款上市的RNAi新药，用于治疗成人急性肝卟啉症（AHP）患者。Givlaari是一款皮下注射的RNAi药物，它能够靶向降解编码ALAS1蛋白的mRNA。ALAS1是合成ALA和PBG的重要蛋白酶，每月接受Givlaari^®治疗能够显著持久地降低肝脏中ALAS1的水平，从而将具有神经毒性的ALA和PBG的水平降低到正常范围。

       2020年11月23日，FDA批准Alnylam制药公司的RNAi疗法Oxlumo（Lumasiran）作为首 个治疗原发性高草酸尿1型（PH1）的药物，PH1是一种罕见的遗传性疾病。Oxlumo获得孤儿药称号和突破性治疗指定。Oxlumo是第一个被批准用于治疗PH1的药物，也是唯一一个被证明可以降低有害草酸水平的疗法。3期临床数据显示，Oxlumo治疗能显著减少肝脏中草酸的生成，这可能解决PH1的内在病理生理学问题。

       2020年12月11日，Novartis Pharma GmbH诺华制药公司宣布欧盟已经正式批准该公司的Leqvio（inclisiran），作为饮食控制的一种辅助手段，用于治疗成人原发性高胆固醇血症（杂合子家族性和非家族性）或混合型血脂异常，Leqvio^®成为了全球第一个也是唯一一个小干扰RNA（siRNA）降胆固醇（LDL-C）疗法，是一款全球首批的"first-in-class"的治疗药物，具有里程碑意义。

       2022年6月14日， FDA批准Amvuttra（vutrisiran）用于治疗成人遗传性转甲状腺素介导（hATTR）淀粉样变性的多发性神经病。hATTR淀粉样变性是一种罕见的、遗传性的、进展迅速的致命疾病，有多发性神经病表现，治疗方法很少。

       3、mRNA 类药物

       mRNA类药物由成百上千个核苷酸组成，可以上调体内靶蛋白的表达。mRNA 在细胞浆中发挥作用，作用机制为与核糖体结合进行靶蛋白翻译。mRNA 翻译的靶蛋白可以是细胞内蛋白，也可以被细胞分泌出去，从而被其他细胞摄取 (如抗原递呈细胞)，或与细胞表面的靶点发生特异性相互作用。mRNA体内外稳定性较差，但是mRNA 药物不需要细胞核定位，从而避免了基因组整合导致的突变，因此，这些药物被认为是高度安全的。

       mRNA核酸疫苗在新冠病毒防疫中的应用是mRNA 技术的典型代表。Moderna公司的新冠疫苗Spikevax和Pfizer-BioNTech公司的新冠疫苗Comiranty都属于mRNA类核酸药物。这两款疫苗的二价加强版已经获得了美国 FDA 批准并上市。上述疫苗所含的mRNA 均编码新冠病毒表面刺突蛋白，而且通过 S-2P 技术对所表达的抗原蛋白进行了融合前构象限定，以便于呈现病毒表面刺突蛋白的原生态抗原表位。上述两款 mRNA新冠疫苗的首次获批，揭开了mRNA技术药物在现实世界中应用的序幕，具有里程碑意义。两款 mRNA 新冠疫苗成功的关键在于：其不但可以诱发机体产生针对新冠病毒刺突蛋白的中和抗体，还能产生强大的抗原特异性细胞免疫。细胞免疫尤其是CD8+ T细胞免疫响应的产生依赖于脂质纳米粒（LNP）介导的核酸溶酶体逃逸。mRNA在LNP 的辅助下，经溶酶体逃逸进入免疫细胞胞浆后，可以利用胞浆内核糖体表达刺突蛋白。表达的刺突蛋白随后被胞浆内的蛋白酶体降解成片段。在胞浆中，上述抗原片段可被MHC I 分子识别，并递呈给 T 细胞，从而促进细胞免疫偏向型 T 辅助细胞的分化，并最终诱导 CD8+ T 细胞的成熟。另一方面，mRNA 所表达的刺突蛋白可以被分泌到细胞外，并被周边其他免疫细胞摄取，并经由包涵体-溶酶体路径实现 MHC II 分子抗原递呈，从而诱发产生后续以 B 细胞为主的体液免疫。体液免疫和细胞免疫在预防病毒感染致病方面同等重要。体液免疫中B细胞产生的中和抗体可与进入机体的游离病毒刺突蛋白发生特异性结合，通过病毒颗粒包裹和免疫细胞吞噬将其清除。而细胞免疫中的 CD8+ T细胞可以识别已经被新冠病毒感染的机体细胞，通过释放颗粒酶和穿孔素等策略杀伤清除被感染的机体细胞。上述两种机制，尤其是 mRNA-LNP 新冠疫苗通过包涵体-溶酶体逃逸诱发产生的较强细胞免疫，使其在抵御新冠病毒感染方面展现出明显优于其他疫苗的优势。

       4、核酸适配体

       核酸适配体为长度50～120个碱基的单链核酸。核酸适配体包括DNA适配体和RNA适配体。尽管与其他核酸同样由DNA 或 RNA 组成，但是适配体的作用靶点既不在pre-mRNA 上，也不在mRNA 上，而是直接作用于靶蛋白，并通过空间位阻阻断蛋白行使相应功能。与抗体相比，核酸适配体具有合成简单、成本较低和作用靶标广泛等特点，在疾病诊断、治疗和预防中有着更广泛的药物应用潜力。目前，疾病治疗中应用最成功的核酸适配体药物是pegaptanib sodium。pegaptanib sodium商品名为Macugen，用于治疗年龄相关性黄斑变性(AMD)，AMD是发达国家的主要致盲眼病之一。AMD 与内皮生长因子(VEGF) 的异常增加有关，VEGF165是VEGF的主要异构形式，也是该病最重要的治疗靶点。pegaptanib sodium能靶向性抑制VEGF165 活性，可特异性结合VEGF165 的肝素结合区，使VEGF165不能再与VEGF受体结合，从而使VEGF165 无法产生活性而产生药效，目前该药物已经退市。

       参考资料

       [1]崔丽莉,张勇.上市核酸药物及其脂质纳米递送载体研究进展[J].药学学报,2023,58(04)

       [2]王均,王兰,吕家臻等.上市核酸药物的疗效分析和研究进展[J].中国新药杂志,2019,28(18)

       [3]董志辉,许小丁.核酸药物研究进展及挑战[J].实用医学杂志,2022,38(11)

       作者简介：小米虫，药品质量研究工作者，长期致力于药品质量研究及药品分析方法验证工作，现就职于国内某大型药物研发公司，从事药品检验分析及分析方法验证。