深度行研：核酸药物系列—siRNA和miRNA药物（1）
1. 从中心法则到“RNA世界学说”
2. RNA的分类
3. 诺奖级RNAi技术的发现
4. miRNA和siRNA的结构
5. miRNA和siRNA药物发展历史
6. miRNA和siRNA已上市药物
6.1 siRNA药物已有2个上市
6.2 miRNA领域暂无上市药品
7. 国内miRNA和siRNA药物公司
7.1 苏州瑞博生物
7.2 苏州圣诺生物
7.3 苏州吉玛基因
7.4 广州锐博生物
7.5 昆山彭济凯丰
7.6 西安荣清畅
引言
基因治疗是指将具有治疗疾病功能的核酸药物DNA或者RNA导入靶细胞，直接作用于致病靶基因或者靶mRNA，从根源上调控致病基因的表达，是精准医疗的有效手段之一。常规治疗的药物靶点是由RNA翻译的蛋白质，包括激酶、受体、抗原等。核酸药物的出现让可开发的药物靶点扩大到了蛋白质的上游——RNA。
自1953年Watson-Crick发现DNA双螺旋结构，人们就产生了根据核酸包含的遗传信息和碱基配对规律实现“程序化”制药的梦想。在追求这个梦想过程中，RNA药物起步最早，核酸药物主要包括反义核酸（ASO）、小干扰核酸（siRNA）、核酸适配体（aptamer）、小激活核酸（saRNA）、微小核酸（miRNA）、信使RNA（mRNA）、核酶（Ribozyme）等。最近有人将基因编辑工具比如GRISPR-Cas9包含的RNA分子也归于RNA药物之列。
从中心法则到“RNA世界学说”
根据“中心法则”理论，RNA很长一段时间被认为只是在基因与蛋白质之间传递信息的分子。而最近的“RNA世界学说”提出，在生命起源的早期阶段存在一个完全由RNA分子组成的分子系统，系统的信息由RNA进行储存，一部分具有催化功能的RNA分子催化RNA自身信息的传递及自我复制。由于这一系统能够使信息得到储存及复制，所以能够生存并进化，最后，信息的储存由结构更加稳定的DNA分子代替，而催化功能由催化能力更强的蛋白质取代，从而形成了现代意义上的生命体系。
“RNA世界学说”
RNA的分类
RNA除了充当蛋白合成的编码RNA（mRNA）外，还具有非常重要的调控功能。具有调控功能的非编码RNA（Non-coding RNA）包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA，siRNA和miRNA等多种已知功能的RNA，还包括未知功能的RNA。这些RNA的共同特点是能从基因组上转录而来，但是不翻译成蛋白，在RNA水平上就能行使各自的生物学功能了。非编码RNA从长度上来划分可以分为3类：小于50 nt，包括miRNA，siRNA，piRNA；50 nt到500 nt，包括rRNA，tRNA，snRNA等；大于500 nt，包括长的mRNA-like的非编码RNA，长的不带polyA尾巴的非编码RNA等。
RNA分类
诺奖级RNAi技术的发现
RNA药物真正引起制药界的重视，是因为诺奖级成果RNAi（RNA interference）技术的发现。2001年，RNAi技术被《Science》杂志评为2001年的十大科学进展之一。2002年斯坦福大学的Mark Kay在Nature上发文证明人工合成的siRNA可以在小鼠上有效降低目标基因的表达，这让制药界意识到siRNA在临床应用的可能性。2003年，RNAi技术被美国财富杂志称为价值亿万美金的生物科技突破。同年，人类基因组项目宣布完成。后基因组时代和RNAi技术的突破，让人们觉得“程序化”制药的梦想即将实现。RNAi技术是将与mRNA对应的正义RNA和反义RNA组成的双链RNA（dsRNA）导入细胞，使mRNA发生特异性的降解，导致其相应的基因沉默的现象。RNAi技术可以分为siRNA和miRNA两种机制。
RNAi技术原理图
miRNA和siRNA的结构
siRNA通常是一段长21个核苷酸的双股RNA（dsRNA），其两股分别在RNA的两端超出另一端2个核苷酸。每一股各有一个5'磷酸基末端与一个3'羟基末端。此结构是由Dicer酶处理而得，这种酶可以将较长的双股RNA或小发夹RNA（smallhairpin RNA）切成siRNA。dsRNA可以是外源的，如病毒RNA复制中间体或人工导入的dsRNA；也可以是内源的，如细胞中单链RNA在RNA依赖的RNA聚合酶的作用下形成的dsRNA。
siRNA结构图
miRNA 生成途径
miRNA和siRNA药物发展历史
siRNA是带负电荷的生物活性大分子，不具备对组织或细胞的靶向能力，穿透细胞膜的能力极差，在生理环境中也极不稳定，而且siRNA药物在细胞内的转运过程直接影响其生理功能。因此，siRNA的递送系统是制约siRNA药物发展的最关键因素。和siRNA药物一样，开发miRNA药物的主要难点在于进行结构修饰以增加其稳定性，以及选择优化药物递送系统。
siRNA药物的第一次商业化高潮在2006年，随后，siRNA药物由于递送系统和免疫反应的问题遭受挫折。2010年，先是诺华和罗氏中止与Alnylam的合作，随后辉瑞和雅培中止了自己的RNA项目。默沙东坚持多年，于2014年将siRNA以低于原收购价20%的价格卖给了Alnylam。这些动作被媒体放大后，业界普遍认为siRNA只能作为研究工具，成药的希望渺茫。
幸运的是，在Alnylam等公司的努力下，siRNA药物目前已有两个上市。自2018年起，大公司又开始大肆收购siRNA资产，代表性Deal如表所示，预示着siRNA药物迎来了第二次浪潮。
siRNA已上市药物
6.1 siRNA药物已有2个上市
（1）Onpattro（patisiran）：2018年8月获美国和欧盟批准，是Alnylam公司研发的一种能特异性沉默hATTR表达的siRNA药物，全球首款批准上市的siRNA药物及首个非病毒给药系统的基因治疗药物。Onpattro是一种脂质复合物注射液，将siRNA包裹在脂质纳米颗粒（LNP）中，静脉输注后药物直接递送至肝脏细胞内，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，用于遗传性ATTR（hATTR）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。
（2）Givlaari（givosiran）：2019年11月20日获批，是Alnylam公司研发的全球第二款siRNA药物，是GalNAc偶联siRNA疗法的全球首次批准，标志着精密基因药物开发的一个重大里程碑。该药通过皮下注射给药，靶向氨基乙酰丙酸合成酶1（ALAS1），可持续显著降低诱导的肝脏ALAS1水平，从而将神经毒性血红素中间产物氨基乙酰丙酸（ALA）和胆色素原（PBG）降低至正常水平，用于治疗年龄在12岁及以上的急性肝卟啉症（AHP）青少年和成人患者，被授予突破性药物资格和孤儿药资格。该药每月给药一次。
6.2 miRNA领域暂无上市药品
目前，miRNA药物主要包括两种形式：miRNA类似物（miRNA mimics）和靶向miRNA药物（AntimiRs）。
miRNA mimics是模拟生物体内源的miRNA，体外合成后导入人体内，增强内源性miRNA负调控作用，介导mRNA降解，降低细胞内蛋白表达量，这一过程即为miRNA介导的RNAi作用机制。
miRNA的异常表达及生物合成紊乱是许多癌细胞的重要特征，现有研究证明，miRNA可以与原癌基因相互作用发挥致癌或抑癌功能，例如，miR-15a和miR-16-1的缺失或下调可以导致抗凋亡基因bcl2表达的升高，引起白血病和淋巴瘤的发生；miR-143可以抑制结肠癌相关转移基因1(MACC1)的转录和翻译，抑制结直肠癌细胞的生长和侵袭能力。因此，选择合适的AntimiRs可以应用于不同机制的肿瘤治疗。
在抗病毒领域，应用较多的是HCV领域。Regulus公司和Roche的HCV治疗产品均为抗miR-122的核酸片段，已在HCV感染患者中开展II期临床研究，可显著降低患者体内病毒滴度。
尽管miRNA领域暂无上市药品，但随着科学的不断进步，miRNA新药的上市指日可待。
国内miRNA和siRNA药物公司
7.1 苏州瑞博生物
2007年1月在江苏昆山注册成立，是国内 siRNA 领域的领军企业。公司已经申请发明专利60多项，其中得到授权的有28项，这一数据在同类企业中名列前茅。
截至目前，瑞博生物已有三项试验进入临床开发阶段，其中针对 NAION（非动脉炎性前部缺血性视神经病变）的研究已进入临床 III 期。技术层面，瑞博生物通过授权和自研，已经掌握了包括脂质纳米颗粒（LNP）和缀合载体（特指GalNAc）等递送方式。同时，公司自研了小核酸液相合成技术，产业边际扩展至上游单体制备、药物研发设计、以及载体生产等环节。
与知名外企的合作是瑞博另一大亮点。和Quark Pharmaceuticals成立合资公司，获得LifeTechnologies、Ionis 技术授权或商业化许可，都成为瑞博占领技术、市场高地的重要砝码。目前瑞博生物共完成4轮融资，资方名单中不乏高瓴、中金等顶级资本，融资规模总计 10.68 亿人民币，独角兽潜质初显。
2008年3月在国内注册成立，是美国公司Sirnaomics在中国的研发与运营主体，创始人陆阳博士是最早投身RNAi领域的产学界专家之一。受益于中美两地的并行布局，圣诺得以在学术资源、研发进度和供应链管理上获得来自美方的优势，同时又能借力国内政策和资本助推、开辟方兴未艾的中国市场。
圣诺的研发管线包括肿瘤和抗纤维化疾病两个主要方向，目前已经有两项在美国的研究项目进入临床II期。值得一提的是，该研究候选药STP705采用多肽聚合物纳米导入技术（PNP），这种递送方式也是圣诺的核心技术亮点之一。据圣诺官方透露，其第三代PNP技术可以通过红外线实现实时定点激活药物。
截至目前，圣诺共完成三轮融资，最近一次发生在2019年4月，融资规模达到4700万美金，投资方包括华润正大生命科学基金等投资机构。
目前公司拥有处于国际先进水平的siRNA化学合成的全部核心技术，包括RNA单体合成技术、普通和修饰的siRNA oligo合成技术、核酸荧光标记技术、多种核苷酸化学修饰技术、shRNA质粒载体构建技术，慢病毒载体构建以及包装技术、microRNA荧光定量PCR检测试剂盒、荧光定量PCR探针合成技术及其荧光定量PCR检测技术等。
在研国家、省、市科研项目达10项；累计申请发明专利51项，获得授权34项；8个诊断试剂盒完成实验室开发；5个小核酸创新药物处于不同研发阶段。
公司创始人兼首席科学家张佩琢博士曾入选国家“千人计划”，为苏州市生物医药领域入选国家“千人计划”第一人。
成立于2004年，总部位于广州市黄埔区广州开发区。拥有亚洲领先的核酸药开放式技术平台，并在全球范围内提供 CDMO/CMO 整体解决方案。在2016年获得NMPA颁发的寡核酸原料药生产许可证，同时拥有全亚洲最大的GMP寡核酸原料药基地。
目前锐博生物的主要服务业务包括核酸药物（siRNA、反义核酸、miRNA、CRISPR以及其它）的发现、工艺和分析开发、CMC服务、原料药生产以及药品注册事务。公司寡核酸新基地合成规模将达到1.8Mole，纯化产量4000L/h，拥有5条不同生产规模的生产线。
锐博生物还承担并完成国家高新技术研究发展计划、国家863计划、十二五“重大新药创制”科技重大专项和省市科技攻关等重大科研项目，在非编码核糖核酸（miRNA、piRNA、circRNA和lncRNA）和基因沉默技术领域已取得15项授权发明专利，其中3项为国际发明专利。
公司创始人张必良博士系国家“千人计划”特聘专家，曾在美国麻省大学医学分子医学系和生物化学与分子药理系任教，主要从事RNA化学生物学小干扰RNA（siRNA）的设计与合成工作。
7.5 昆山彭济凯丰
2013年由彭长庚博士创立于江苏昆山小核酸研究基地。专注于研发miRNA（第三代小核酸）相关的小核酸新药、保健品和微RNA科研试剂。
自建了微核酸药库并筛选到一批原创性的治疗代谢类疾病和癌症等方面的潜在微小分子核酸新药，主要治疗糖尿病、肾病，在动物体内效果显著。公司申报生物技术类、新药发明专利18项，其中2项已获授权，另外公司已递交5项PCT申请。其中，可能填补市场空白的1.1类治疗糖尿病肾病的小核酸新药研发项目PJ150021于2018年获得国家重大新药创制科技重大专项立项支持，已先后2次接受制药巨头礼来的考察。
7.6 西安荣清畅
2017年10月成立，位于陕西省西安市高新区，公司专注于miRNA技术产品开发及RNA药物研发，是一家以世界领先的miRNA生产专利技术为核心，以高表达携带功能性miRNA科研产品为主导，集研发、生产、销售和科研服务、检测于一体的高新技术企业。
荣清畅拥有“一种重组siMACF1及其生产方法和应用”、"一种重组miRNA的生产方法及应用"等专利技术，利用该技术高表达重组RNA产品。
另外，如苏州贝信、苏州鸿讯、上海艾博思等公司通过不同的技术平台在不同的核酸研究领域服务于不同层面的客户。
神农：
分子生物学博士后；专注于细胞生物学，转录组测序和CRISPR基因编辑等；重点负责领域：核酸药物。
执行编辑/飓风
责任编辑/无限
来源/网络
内容有侵权或异议请联系更正或删除
- END -