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综述节选:RNA干扰(RNAi)做为新型治疗策略用于慢性乙型肝炎治疗

 肝脏时间 2022-09-21 发布于浙江

全球约有2.9亿慢性乙型肝炎病毒感染者,现有核苷(酸)类似物和干扰素类药物因长期甚至终生用药或耐受性问题,以及极少能实现现阶段的功能性治愈目标而无法满足临床需求,急需开发新型作用机制药物。

现今有多种针对慢乙肝治疗的新型作用机制药物正在进行临床开发,包括病毒进入抑制剂、聚合酶抑制剂、RNA沉默疗法、衣壳组装调节剂、病毒蛋白转运抑制剂、法尼醇X受体激动剂(FXR)、治疗性疫苗、基因编辑技术等等(详情可查看:全球在研乙肝新药实时进展追踪)。

其中RNA沉默(RNAi)疗法是上述诸多疗法中较早开发并表现出有希望临床结果的一种疗法。RNAi 涉及使用同源核苷酸链来靶向转录后 HBV mRNA,从而抑制下游病毒蛋白产生。RNAi 可以将 HBsAg 抑制到低水平,这是预测 HBsAg 血清清除的重要替代结果。通过 RNAi 减少 HBsAg,T 细胞功能可能被逆转和实现宿主免疫反应的重建。

香港大学医学院 Man-Fung Yuen 团队近日发表了一份关于 RNAi 做为一种新型疗法用于慢乙肝研究的综述,在该综述中研究人员对 RNAi用于慢乙肝治疗的机制和证据进行了回顾。略晓薛节选了该综述的部分内容与各位共享,以下是内容详情

RNA干扰(RNAi)

RNAi作用机制

RNA干扰(RNA interference, RNAi)是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA(dsRNA)诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。1998年,Fire等证实Guo等人发现的正义RNA抑制同源基因表达的现象是由于体外转录制备的RNA中污染了微量非编码双链 RNA(dsRNA)而引发,这种非编码双链 RNA 被命名为小干扰 RNA (siRNA),并将这一现象命名为RNAi。

siRNA包含正义链和反义链,反义链与靶mRNA互补。siRNA通过胞吞作用进入细胞质,后与Dicer(RNase III核酸内切酶)、Argonaute(RNase)和反式激活效应元件RNA-结合蛋白(RNA-binding cofactor)相互作用,形成RISC(RNA诱导沉默复合体)复合物(RLC),并进一步形成可以与 siRNA 引导链具有互补序列的靶 mRNA 结合的 RISC。RISC与靶 mRNA 结合后,RISC 通过多种机制诱导基因沉默,这些机制可能因生物体而异。

RNAi做为一种疗法用于病毒性感染疾病

2018年美国FDA批准了靶向遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性的首款 siRNA 疗法 Patisiran 上市,此后,siRNA 疗法领域迅速扩大。目前正在研究其在多种疾病中的应用,包括病毒感染、遗传病、心力衰竭、慢性肾病和恶性肿瘤等。

目前,siRNA 被研究用于目前治疗无法消除的慢性病毒感染,例如慢性乙型肝炎和人类免疫缺陷病毒 (HIV) 感染,以及一些没有有效治疗方法的病毒性感染,如呼吸道合胞病毒、脊髓灰质炎病毒、和埃博拉病毒。

开发 siRNA 抗病毒药物的一个关键考虑因素是适当的序列选择。选择的 RNA 序列应该对目标病毒基因组中的保守序列具有高度特异性,这样才能发挥泛基因型抗病毒作用。特定的 siRNA 序列还可以减少对宿主基因组的脱靶效应,从而避免不良药物毒性。siRNA 一般长约 21 -23bp,其中 3' 端有两个核苷酸突出,因为较长的序列会增加脱靶效应的风险。

结构优化对于 siRNA 抗病毒药物至关重要。由于天然存在的核酸酶,未修饰的 siRNA 在人血清中迅速分解。此外,由于磷酸盐骨架和阴离子电荷的存在,未修饰的 siRNA 是亲水的,不能通过带负电荷的细胞膜扩散。最后,siRNA 具有免疫刺激作用,并且可以通过双链 RNA 依赖性蛋白激酶和 Toll 样受体诱导不需要的非特异性干扰素反应。

siRNA 磷酸骨架的化学修饰可以解决 siRNA 不稳定性、细胞进入和意外免疫激活这三个挑战。通过在磷酸骨架上用 2'-O-甲基或 2'-F-核苷酸取代 2'-OH 基团,可以保护 siRNA 免受血清核酸酶的影响,减少脱靶效应,最大化减少不需要的免疫刺激反应,同时,效力提高了 500 倍。

目前已经研究了病毒和非病毒载体将 siRNA 携带到靶细胞中,非病毒载体包括聚合物、适体、肽、 脂质体、抗体和脂质纳米颗粒,腺病毒载体是最常用的病毒载体,因它无毒、易于生产,并且在疫苗中的应用有足够的经验。此外,递送系统的选择还取决于所需的 siRNA 靶标。例如,N-乙酰半乳糖胺 (GalNAc) 是肝脏导向 siRNA 的理想选择,因为 GalNAc 与去唾液酸糖蛋白受体(ASGPR)结合,而肝细胞中富含ASGPR且兼具特异性。

设计针对乙型肝炎病毒的 RNA 干扰疗法

HBV 的特征在于其四个开放阅读框 (ORF),分别编码乙型肝炎前核心/核心、聚合酶、表面和 X 蛋白。四个 ORF 具有重叠序列,并且在核心蛋白编码区的 3' 端具有相同的多聚腺苷酸化信号。这使得单个 siRNA 即可干扰所有四种 HBV 转录物,从而减少所有下游病毒蛋白和前基因组 RNA 的产生。病毒复制也会被siRNA 减少,这可能会间接减少 cccDNA 储存库。因此,siRNA 能够直接或间接干扰病毒生命周期的多个步骤。下图描述了 RNAi 对抗 HBV 的机制。

在设计针对 HBV 的 siRNA 时,病毒突变是一个需要考虑的问题,因为单个碱基错配可能导致 siRNA 效果的丧失。据报道,在 RNA 病毒(包括 HIV和HCV)中,siRNA 处理后突变株迅速出现。然而目前还未有siRNA 诱导HBV突变的报道,但 siRNA 可以对预先存在的抗性 HBV 准种施加选择压力。在siRNA治疗中使用靶向功能重要和保守区域或使用多个 siRNA 触发器对最大限度地减少HBV突变的潜在影响至关重要。

siRNA 还可以恢复宿主对 HBV 的免疫反应。HBV 持续慢性存在的一个主要因素是长期暴露于高水平的免疫抑制性病毒抗原(尤其是 HBsAg)后的宿主免疫抑制。CHB 与宿主免疫通路受损相关,包括 Toll 样受体信号传导、免疫检查点信号传导, 和增加免疫抑制性 T 调节细胞活性。这些作用最终导致 HBV 特异性 T 细胞克隆的减少和功能障碍,导致 T 细胞数量和功能上的抗 HBV 缺陷。通过其在减少 HBV 病毒抗原方面的有效作用,siRNA 可以间接重建免疫系统。

反义寡核苷酸,基因沉默的另一种形式

反义寡核苷酸 (ASO) 是与 siRNA 相关但又不同的药物类别。与 siRNA 一样,ASO 利用互补核苷酸结合对靶 mRNA 发挥转录后基因沉默(见下图 )。

但 siRNA 和 ASO 之间仍然存在着关键区别(见下表)。

首先,siRNA 是双链 RNA,理想长度为 21 个核苷酸加上两个 3' 末端突出核苷酸。相比之下,ASO 是长度为 15 到 25 个核苷酸的单链 DNA。ASO 被设计为Gapmer 结构,中央未修饰的互补 DNA 序列两侧是修饰的 RNA 样片段。Gapmer 结构增强了 ASO 对其靶序列的亲和力并增加了其对核酸酶降解的抵抗力。

其次,未修饰的 siRNA 需要载体才能进入细胞,而未结合的 ASO 通过受体介导的途径即可被吸收到肝细胞中。进入细胞后,siRNA 在核内体中积累,给药频率较少,而 ASO 在细胞质中积累,需要更频繁的给药。虽然 ASO 不需要与载体修饰,但 ASO 中的 GalNAc 修饰可以增强肝细胞摄取并减少全身暴露,类似于 siRNA 中 GalNAc 修饰的效果。

第三,siRNA 需要形成 RISC 才能与靶 mRNA 结合,因为正义链的去除在反义链上互补核苷酸的暴露中是不可或缺的,而 ASO 可以单独与靶 mRNA 结合。

第四,siRNA和ASO具有不同的基因沉默机制。如上所述,siRNA 通过 RISC 介导其作用。相比之下,ASO 最常通过在细胞质和细胞核中募集 RNase-H(核酸内切酶家族)来切割靶 RNA 来介导其作用。ASO 还可以通过抑制 5' 帽形成或阻断核糖体亚基附着来抑制 RNA 翻译。

在慢性乙型肝炎的临床前和临床证据

在该份综述中研究人员对当前处在临床前和临床试验阶段的在研药物研究数据进行一一描述,RNAi类药物包括ARC-520、ARB-1467、AB-729、RG-6346(DCR HBVS)、VIR-2218(BRII-835)、JNJ-3989(ARO-HBV)、ALG-125918、ALG-125755,反义寡核苷酸 (ASO)类药物包括RO7062931、GSK3389404、Bepirovirsen (GSK3228836,GSK836) 、ALG-020572,以及VIR-2218 的联合用药、JNJ-6379的联合用药、ALG-125755 (siRNA) + ALG-020572 (ASO)、 ALG-125903 (siRNA) + ALG-020579 (ASO) + ALG-010133。由于上述药物涉及的数据略晓薛此前在肝脏时间微信公众号历史内容中几乎均有发布,在此就不再进行赘述,想查看的朋友可自行在历史内容中输入相关药物名称进行查看。

当前证据和结论的概述

现有临床试验一致证实 siRNA 普遍是安全的,大多数不良事件为轻微注射反应或流感样症状。ALT骤升可发生在 siRNA 治疗中,但通常短暂且与 HBsAg 降低有关,提示免疫重建和感染肝细胞的消除。

siRNA 已显示出有效的降低 HBsAg 效果。在新一代 siRNA(不包括老一代 ARC-520 和 ARB-1467)中,HBsAg 平均降低 2 – 2.5 log 是可以实现的,高剂量治疗组中超过 90% 的患者达到超过 1 log IU/ml HBsAg 降低,以及 50 – 97% 的患者 HBsAg 被抑制到 100 IU/ml 以下。治疗结束后 siRNA 中 HBsAg 的降低是可持续的,且 HBsAg 血清学清除的发生率已被记录。

尽管如此,这些有效的 HBsAg 降低效果是否可以转化为持久的 HBsAg 血清学清除仍不清楚。此外,需要比较 HBeAg 阳性和阴性患者的更大规模研究来确定药物作用是否可推广到不同的 CHB 亚组。当前来自不同 CHB 人群的试验的长期数据备受期待。

目前 siRNA 的标准给药方案为多次给药,因多次给药比单次给药更能降低 HBsAg 且效果更持久。目前的证据支持 siRNA 可每月给药一次,AB-729 甚至在间隔 8 或 12 周用药一次显示出有效的给药效果。

siRNA 的总给药持续时间(总疗程)当前仍不太明确,因为在当前试验中采用了不同的治疗持续时间(从两个月到一年不等)。理想治疗持续时间的决定可能取决于治疗后 HBsAg 抑制的持久性,并且需要更长的随访试验来监测 HBsAg 血清学清除。这些问题对 RNAi 疗法的未来发展具有重要意义。

与 siRNA 类似,ASO 也普遍安全且耐受性良好。虽然 siRNA 可每月给药一次,但 ASO 需要更频繁的给药(每周或每两周一次),这反映了 siRNA 和 ASO 之间固有的药代动力学差异。

在决定是否有必要将 RNAi 与其他新型抗病毒药物结合以在所有患者中实现功能性治愈之前,需要确定通过 RNAi 达到低 HBsAg 水平(例如 <100 IU/mL)的患者随后 HBsAg 血清学清除的可能性。如果停止 RNAi 后短时间内 HBsAg 血清清除率相当高,可能不需要将 RNAi 与其他不同类别的新药结合使用。然而,对于仍然具有高 HBsAg 水平的患者,可能需要联合治疗。

随着 NA 的既定功效和安全性,未来的 RNAi 治疗方案可能会联合 NA 做为基石。在 RNAi 和 NA 中添加第三种抗 HBV 药物可能会产生协同抗病毒作用。

由于 RNAi 具有免疫重建的潜在作用,免疫调节剂的添加可能会进一步增强宿主的抗病毒免疫系统。事实上,将 VIR-2218 和聚乙二醇化干扰素 α-2a 结合使用比单独使用任何一种药物都能产生更大的 HBsAg 抑制。目前的数据表明,将 siRNA 与干扰素结合可以产生协同效应。

尽管如此,siRNA 与免疫调节剂(包括 siRNA + 治疗性疫苗和 siRNA + Toll 样受体激动剂)的其他组合方案仍在进行临床试验研究。将 siRNA 与新型病毒靶向制剂联合用药的研究也在进行。

值得注意的是,临床前实验证明了将 siRNA 和 ASO 这两种共享相同靶标 (mRNA) 的 RNA 沉默剂结合时具有协同效应,尽管这种组合的潜在机制和临床疗效尚未确定。

另一方面,siRNA 和衣壳组装调节剂的组合在正在进行的试验中未能产生协同效应。这凸显了仔细选择与 siRNA 组合药物的必要性,一系列涉及具有不同机制的药物的组合试验仍在进行中。

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