【深度】小核酸药物——siRNA赛道的研发进展分析

区别于DNA,mRNA等核酸药物，小核酸药物是指仅有长度小于 30nt 的寡核苷酸序列。主要通过RNA干扰发挥药效，其原理是将指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)剪切成小干扰RNA（siRNA）后，与蛋白质结合形成siRNA诱导干扰复合体（RISC），RISC会与特定的mRNA结合，介导其降解，从而沉默有关基因，产生相应的功能表型缺失。

siRNA，是目前最成熟的RNAi技术路线之一。siRNA是模拟体内shRNA的人工合成双链核酸，主要作用于转录水平后调控，靶向器官一般为肝脏。相比于ASO和miRNA，siRNA现有产品的表现更加优异，因此是目前最受关注的小核酸药物技术路线。

siRNA作用机制主要分为三个阶段。（1）dsRNA被RNase Ⅲ （比如Dicer）切割成21-25bp的siRNA。（2）siRNA解旋，在TRBP帮助下加载到AGO2蛋白，形成RISC。(3)RISC与对应的mRNA的同源区进行特异性结合，在结合部位切割mRNA，与siRNA同源的部分被切下后随之降解，从而对应蛋白翻译被抑制。

siRNA还可在RNA聚合酶作用下再次形成新的dsRNA，新合成的dsRNA再由Dicer切割产生大量的次级siRNA，重复上述机制，从而使抑制的作用进一步放大。因此siRNA药物的作用时间较长。

高特异性：siRNA是通过碱基序列结合目标mRNA, 具有高度选择性和特异性。

研发周期短，成药靶点广：小分子和抗体药物需要识别某些蛋白质复杂的空间构象，需要大规模进行筛选，甚至许多靶点由于无法暴露或者构象过于复杂无法成药。而对于siRNA来说，只需锁定目标基因序列，设计相应siRNA片段并合成，筛选简单，无需考虑蛋白质的空间结构，靶点选择范围更广，研发速度更快。

治疗效果维持时间长：通常来说，小分子药物在体内半衰期以小时计算，抗体药物以天计算，而siRNA药物可在体内多次重复被利用，半衰期以月计算，因此能降低给药频次，在临床便利，疾病控制等方面优势显著。

但同样，事物均具有两面性。siRNA药物需要进入到靶细胞的细胞质内，甚至核内发挥作用，而核酸的不稳定性首先容易在到达治疗目标前在血液和其他组织中降解，需要特定修饰才能通过细胞膜。进入细胞后还要能到达靶位点，存在一定的脱靶概率。而且核酸药物在体内容易被免疫系统识别，引发免疫反应。这些问题限制了人们用siRNA作为药物治疗疾病。

因此化学修饰和递送系统是siRNA成药的关键，也是siRNA药物研发的技术壁垒所在。

包括（1）骨架修饰：是最基本化学修饰，可以加药物稳定性和半衰期。

（2）核糖修饰：最经常修饰的部分。具有进一步增加靶标结合亲和力，抵抗酶降解，减少促炎症反应的作用。最著名的就是Alnylam化学家推动的fully 2' modification。

（3）碱基修饰：小核酸药物主要通过与mRNA碱基互补形成氢键，从而发挥RNAi的作用，对碱基的修饰，可以进一步加强碱基之间的相互作用，能提高小核酸药物对靶向基因的沉默效果。 

（4）末端修饰：可以给siRNA药物带来更多功能。比如通过引入亲脂性集团，加强细胞膜穿透能力；加入荧光分子跟踪药物在体内的行踪等。

递送系统保护药物靶向作用部位并提升细胞胞吞效率、确保效力充分发挥递送系统手段。现有研发使用的主流递送系统包括：

（1）脂质纳米粒递送系统（Lipid  Nanoparticle，LNP）：是应用最早的递送系统。该方法使用脂质形成纳米微粒，结构为由磷脂双层组成的囊泡。通过将核酸药物装载到LNP中，可保护被包裹的核酸药物免于降解和清除，并促进其跨细胞膜运输到目标靶位。但这个方法主要靶向肝脏，容易引发过敏，且专利壁垒难以跨越。

（2）偶联递送系统：目前上市siRNA药物使用较多的递送系统。主要通过直接共价结合不同成分来增强小核酸药物的靶向特异性，并降低循环中的药物清除。目前使用较多的主要是GalNAc偶联，即N-乙酰半乳糖胺偶联。GalNAc作为ASGPR（特异高表达与肝细胞的蛋白）的配体，因此GalNAc偶联也主要用于肝脏给药。GalNAc技术作为Alnylam公司拥有的最重要的技术平台之一，也拥有全面且完善的专利保护，且脂质偶联存在内含体逃逸问题。

（3）多聚体纳米粒递送系统：与LNP的递送机制相似，也是用于基于纳米颗粒的递送的常用材料。它们具有稳定性和控释性，能够封装大量遗传物质，允许共同传递，并且可以很容易地进行表面修饰以增强稳定性、运输特性、靶向性或摄取。

（4）细胞外囊泡递送系统（extracellular vesicles, EVs）：目前研究集中关注于外泌体。EVs体内天然细胞间运输机制，无排斥，不容易被吞噬，非常适合作为药物递送载体。在近年来持续受到科研人员的关注，是未来极聚潜力的递送系统。

小核酸原料药生产使用固相合成技术，在工艺开发、工艺放大和质量控制上存在较高壁垒。

主流使用亚磷酰胺法合成寡聚核酸，核苷单体及亚膦酰胺是小核酸原料药的关键物料，符合质量要求的核苷单体及时供应是小核酸药物商业化的关键因素。全球仅有为数不多的合格供应商，国内有康龙化成、Thermo Scientific、兆维科技等。近年来核酸类药物和诊断试剂的开发对核苷单体的需求急剧增加。

截至目前，全球已获批上市4款siRNA药物，具体如下：

四款药品全部来自Alnylam,有三款药品Givosiran（2019年）、Inclisiran（2020年）、 Lumasiran（2020年）都采用的是GalNAc−siRNA偶联递送技术，最早上市（2018年）的Patisiran采用的是LNP递送技术。适应症多是基因病理明确的遗传病和罕见病。每个药品销售额都年均增速迅猛。EvaluatePharma估计Inclisiran2026年销售额可达20.6亿美元。Alnylam在全球siRNA药品市场可谓一枝独秀。究其原因，主要得益于领先的核心技术和平台技术优势积累，以及多层次全方位的专利保护。Alnylam是在siRNA领域提交最多专利申请的公司，也是拥有最多siRNA在研产品的公司。而且Alnylam大概也是业内药物研发成功率最高的公司。从Alnylam的兴盛繁荣，我们可以窥见小核酸药物可观的市场潜力。

国内目前暂无siRNA药物上市，大多处于均临床和临床前研究阶段，代表企业有苏州瑞博、圣诺制药、舒泰神、西安荣清畅等。其中圣诺制药在RNAi递送平台上具有深厚的积累。除了拥有肝向递送的新型的GalNAc RNAi递送平台GalAhead和PDov，还有独创的组氨酸-赖氨酸共聚多肽纳米颗粒导入技术（PNP）。PNP可触达除肝脏外众多靶向器官且可同时携带多个靶向siRNA，让其在同一靶向细胞中产生协同的基因沉默效应，可以提高RNAi的药物疗效。圣诺制药也是我国第一家小核酸药上市公司，核心产品STP705是目前国内研发进展较快的的小核酸药物，用于治疗某些肝癌及肝纤维化，已获得美国FDA孤儿药认定。国内首家多肽核酸纳米药物创新基地，由新药产业化创新企业圣诺制药在广州国际生物岛正式建成。