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早在 2001 年，德国生物化学家和分子生物学家 Thomas Tuschl 及其团队发现了合成的小干扰 RNA（siRNA）能够介导哺乳动物体内的 RNA 干扰（RNAi）作用。 siRNA 通过靶向信使 RNA（mRNA）发挥基因沉默作用，并且具有高度特异性，因此成为了 RNAi 药物领域中的热门研究对象。但其在临床研究过程中暴露出来的稳定性、脱靶后的毒副作用等问题使其发展一度进入瓶颈，大量研究计划因此搁浅。因此，开发安全、稳定且效率高的递送系统一直是该制药领域的关键所在。 日前，来自 RNAi 新药开发领域“明星公司”Alnylam Pharmaceuticals（NASDAQ：ALNY，以下简称“Alnylam”）的研究人员再获新进展，利用亲脂性耦合物将 RNAi 治疗剂成功递送到啮齿动物和非人类灵长类动物的肝外组织，包括中枢神经系统（CNS）、眼睛和肺部。该研究成果已在线发表于 Nature Biotechnology 期刊。
（来源：Nature Biotechnology） 研究表明，使用 2'-O-hexadecyl（C16）-siRNA 偶联化合物能够在啮齿动物和非人类灵长类动物的中枢神经系统 (CNS)、眼睛和肺中实现安全、有效和持久的沉默作用，药物的 RNA 干扰活性至少持续 3 个月。 在此基础之上，研究团队通过脑室内给药的方式评估了靶向淀粉样蛋白 β 前体蛋白（APP）的 siRNA 药物的临床前功效。在阿尔茨海默病小鼠模型中，药物针对 CNS 细胞产生了有效且持久的基因沉默作用，从而改善了生理和行为缺陷。目前该项目已进入临床开发阶段，用于治疗早发性阿尔茨海默病和脑淀粉样血管疾病。 来自新加坡国立大学医学院的助理教授史家海对此评价道：“利用 C16 耦合物递送的方式提供了一个崭新的思路，特别是在优化修饰之后药物分子获得更加精确的亲脂性，解决了此前 RNAi 药物由于过早被邻近细胞吸收，从而难以扩散至靶向治疗部位的难题。”
可靶向眼睛、肺部等肝外组织自 2002 年成立以来，Alnylam 长期专注于 RNAi 治疗领域的研究工作，并且相继开发了两种适用于 siRNA 的递送技术——脂质纳米粒子（LNP）递送平台和 N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）偶联 siRNA 递送平台。该两类递送方式药物均已经过临床验证和批准，用于肝脏靶点。
（来源：Alnylam Pharmaceuticals） 基于早期工作的研究发现，siRNA 药物的亲脂部分有助于改善分子的细胞摄取并向肝脏和各种其他器官系统（包括 CNS）递送药物。因此，研究人员推断，通过进一步优化亲脂性配体的化学修饰，或将实现安全、有效并且广泛的 siRNA 药物递送。 经过近两年的设计与优化，研究团队在核糖骨架的 2' 号位引入亲脂性配体，另一方面，siRNA 偶联物在 CNS 中的 RNAi 活性通常随着脂质链长度的增加而增加。通过比较实验数据发现，C16 能够在鞘内（IT）给药后 2 周在大鼠的脊髓和脑中提供最佳活性。 在此之后，研究人员设计并考察了 C16-siRNA 在神经元细胞（Map2）、星形胶质细胞（Gfap）、小胶质细胞（Iba1）或少突胶质细胞（Mbp）和内皮/血管周围巨噬细胞（Pecam1）中的表征情况。通过检测 siRNA 的免疫组织化学（IHC）反应显示，通过对大鼠进行 IT 给药后， 药物在神经元和神经胶质细胞中广泛分布，这表明 C16-siRNA 能够被大多数治疗相关的 CNS 细胞有效吸收。
▲图丨大鼠 CNS 细胞中的 C16-siRNA 表征（来源：Nature Biotechnology） 史家海进一步解释道：“此前 RNAi 类药物递送的普遍难题在于，亲脂性配体的高亲和性导致药物很快被注射位点周边的细胞吸收，难以产生更大范围的扩散，这就导致早期药物给药十分困难。Alnylam 目前的研究巧妙地找到了亲和强度的平衡点，在局部注射后能够实现短距离扩散，或将让 RNAi 疗法覆盖更多种类的组织与疾病。” 经过为期 6 个月的持续性药效评估，经单次 0.9 mg 剂量 IT 给药的大鼠在给药 1 周后即可在脊髓下部观测到最大水平的淀粉样蛋白 β 前体蛋白（APP）靶向基因沉默效果；而在大脑中，超过 75% 的基因沉默作用持续 3 个月之久，部分作用效果持续了 6 个月。同样，经玻璃体内给药至眼部或经鼻腔内给药至肺部，也能达到有效和持久的敲除效果。 在基于阿尔茨海默病小鼠模型的临床前验证试验中，研究者通过脑室内给药（ICV）的方式评估了针对 APP 的 siRNA 药物的临床前疗效，结果表明其生理和行为缺陷得到了改善。 总的来说，C16-siRNA 耦合物可以在啮齿动物和非人灵长类动物的中枢神经系统（CNS）、眼睛和肺部进行安全、有效和持久的沉默，并具有广泛的细胞类型特异性，而且不需要经常给药，该方式展示出了潜在的转化前景。 “这些结果表明 siRNA 可能在治疗影响中枢神经系统、眼睛和肺部的疾病中发挥作用，我们的中枢神经系统给药平台提供了较长的耐用性，这对于鞘内给药的方式来说特别有利，在这种情况下不需要经常给药。”据该公司首席科学官及执行副总裁 Kevin Fitzgerald 博士透露，目前，Alnylam 已经开始针对早发性阿尔茨海默病开展 1 期临床研究，预计将在 2022 年底前后报告初步的人体数据。
“更简便的化学修饰手段或将成为产业化捷径”自新冠疫情以来，RNA 技术长期占据了医疗领域的焦点，一批聚焦 RNA 技术的生物制药公司已经崛起之势。2021年末，知名生命科学网站 GEN 根据上市公司总收入以及未上市公司的募资总额等信息盘点出了十大 RNA 生物制药公司。其中，Alnylam 位列上市公司榜单第四位。 据悉，该公司于 2002 年衍生自马克斯·普朗克学会生物物理化学研究所。早在 2018 年，Alnylam 旗下药物 Patisiran 获得美国 FDA 批准，用于遗传性 ATTR 淀粉样变性成人患者第 1 阶段或第 2 阶段多发性神经病的治疗。该药物也成为了全球首个获批的 RNAi 药物，RNAi 疗法时代就此开始。 在这之后，Alnylam 又接连推出 3 款上市产品，当前其在研药物管线涉及四个主要的治疗领域：遗传疾病、心脏代谢疾病、传染病、中枢神经系统（CNS）与眼部疾病。除 4 款上市产品外，还有一款药物已提交上市申请，另有 13 款药物正在临床阶段。当前，全球范围内获批的 4 款 RNAi 产品均在 Alnylam 麾下，让该公司稳坐“王者”宝座。
（来源：Alnylam Pharmaceuticals） 2022 年初，据 Alnylam 发布的 2021 年财报显示，该公司 2021 全年营收总计 6.62 亿美元，同比大增 83%，其中仅 Patisiran 单项收益即达到了 4.75 亿美元（约合 30.2 亿人民币）。Alnylam 的公司市值同样水涨船高，目前已近 160 亿美元。 夺目成绩的背后，长达 20 年的技术积累与创新研究功不可没。2021年，Alnylam 推出了 IKARIA 平台，旨在针对肺部、肌肉和脂肪组织的 siRNA 递送方法进行改进。与此同时，公司旗下另一款技术平台 GEMINI 则致力于使单个化学实体同时靶向并沉默两种独特的基因转录产物，未来或将应用于心脏代谢、中枢神经系统、肿瘤和病毒性疾病领域。 “从该研究进展来看，虽然其依然需要借助局部注射的方式实现靶向功能，不过对于 RNAi 治疗领域来说意义重大。”史家海表示，该技术利用相对简便的化学修饰手段实现靶向递送的目的，也是一大优势。当前，部分先进的 RNAi 疗法公司也在寻求诸如外泌体等递送手段完成靶向递送，显而易见的是，该类方式基于生物合成手段，制备过程更为复杂。与之相比，Alnylam 则在 RNAi 疗法的肝外递送与快速的产业转化之间找到了一条可行的道路。
参考资料： 1、https:///10.1038/s41587-022-01334-x 3、https://www./topics/omics/top-10-rna-based-biopharmas/
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