▎药明康德内容团队编辑
近年来，开发沉默RNA表达的寡核苷酸疗法治疗代谢疾病正在成为一个新药研发热点。寡核苷酸设计和合成化学方面的优化，与高度特异性和有效的递送技术平台相结合，让寡核苷酸成为一种新药物类型。目前已经有5款寡核苷酸疗法获批上市，治疗罕见和常见肝脏驱动的代谢疾病。更多在研疗法处于临床开发阶段。近日，Nature Reviews Drug Discovery上的一篇综述对这一领域的最新进展进行了盘点。作者同时对寡核苷酸疗法未来发展的机会做出了展望。
目前，多款小干扰RNA（siRNA）和反义寡核苷酸（ASO）疗法已经获得FDA的批准上市，它们可以通过不同机制导致mRNA的降解。siRNA和ASO可以通过几种应用方式对代谢疾病产生有益作用。概念上最显而易见的应用是抑制导致疾病的致病蛋白的产生。这些蛋白可能因为功能获得性突变，导致活性或特异性异常，或者出现蛋白聚集。ASO/RNAi可以特异性靶向产生突变的等位基因，如果基因突变出现在非必需基因上，它们也可以同时靶向产生突变和野生型的等位基因。治疗转甲状腺素蛋白淀粉样变性（ATTR）的siRNA疗法就体现了这一策略。它们可以降低野生型和变体转甲状腺素蛋白的产生。ASO和siRNA的另一种应用方式是靶向代谢或信号传导通路中的关键成分，从而影响细胞的应激反应。这种情况下，疾病通路通常由于环境或遗传压力而上调，导致疾病表型。沉默高度活跃信号通路的关键成分，可以调节应激反应，影响疾病表型。比如，异常蛋白血症（dysproteinaemias）患者的PCSK9受体合成增加，这可能导致高胆固醇血症。沉默PCSK9的表达，可以下调过度活跃的信号通路，降低血浆中的胆固醇水平。ASO和siRNA还可以通过干扰反馈信号通路，以及对代谢通路重编程，达到治疗代谢疾病的效果。
▲ASO和RNAi疗法在代谢疾病中的应用模式（图片来源：参考资料[1]）
对代谢功能异常的研究已经发现了许多有希望的药物靶点。这篇综述盘点了获批和临床期在研寡核苷酸疗法靶向的靶点。根据世界卫生组织的估计，动脉粥样硬化心血管疾病是全球导致死亡的首要原因之一。低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的变化是心血管疾病事件的主要风险因子，其它风险因子包括甘油三酯富集脂蛋白水平过高，脂蛋白（a）水平过高以及高血压。在降低这些风险因子方面，目前寡核苷酸疗法针对的靶点包括：PCSK9是降低LDL-C的新兴靶点。它通过降解LDL受体，提高血液中LDL-C的水平。抑制PCSK9与LDL受体的相互作用或降低PCSK9水平可以让更多LDL受体回到肝细胞表面，从而将更多LDL-C从血液中清除，降低血液中的LDL-C水平。靶向PCSK9的抗体疗法和RNAi疗法已经获得批准上市。靶向PCSK9的ASO疗法也已经进入2期临床试验。
▲PCSK9靶向疗法的作用机理（图片来源：参考资料[1]）
APOC3蛋白在调节脂类代谢方面起到重要的作用，它能够抑制肝细胞清除富含甘油三酯（TG）的脂蛋白颗粒，导致血液中的甘油三酯水平和极低密度脂蛋白（VLDL）水平升高，而高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C，“好”胆固醇）水平降低。APOC3蛋白在肝脏中高水平表达，而且肝脏本身特异性生产APOC3蛋白，这让它成为RNA沉默技术的理想靶点。靶向降低APOC3表达的ASO疗法volanesorsen已经在欧盟获批，Arrowhead公司开发的RNAi疗法ARO-APOC3在临床试验中能够将甘油三酯水平降低超过90%。
▲ARO-APOC3的作用机制（图片来源：Arrowhead公司官网）
ANGPTL3是肝脏分泌的一种蛋白，在调节甘油三酯和胆固醇水平上具有关键性作用。人类遗传学研究已经表明，由于基因突变导致ANGPTL3功能丧失的个体，心血管疾病风险可以降低约40%。这也让它成为具有吸引力的靶点。
靶向ANGPTL3的抗体疗法已经获得美国FDA的批准上市。在寡核苷酸疗法方面，Ionis和辉瑞联合开发的vupanorsen已经在2b期临床试验中达到主要终点。高血压是导致心血管疾病的主要风险因子之一。虽然已经有包括改变生活方式和多种抗高血压药物在内的治疗方式，但是只有少于20%的患者能够成功将血压控制在推荐范围内。导致高血压不受控制的原因有很多种，疗法的控制效果不一致以及用药的依从性是其中的重要因素。血管紧张素原是血管紧张素的前体，也是调控血压和肾脏钠潴留的肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）的重要组分。RAAS一直是抗高血压疗法的主要靶点。使用寡核苷酸疗法降低血管紧张素原的产生，可以降低血管紧张素的水平，从而达到一致和持久的血压降低。Alnylam Pharmaceuticals公司开发的RNAi疗法zilebesiran（原名ALN-AGT）已经在初步临床试验中获得积极结果，有望只需半年一针，达到持久控制高血压的效果。
▲Zilebesiran的作用机制（图片来源：Alnylam官网）因为运动不足和肥胖导致的胰岛素抗性是导致2型糖尿病、高脂血症和高血压的重要驱动因子之一，这一系列症状也称为代谢综合征。在全球范围内，代谢综合征正越来越多地表现为非酒精性脂肪性肝病（NAFLD），它会进展为非酒精性脂肪性肝炎（NASH），最终导致肝硬化。基于寡核苷酸的创新疗法能够高效降低肝脏中导致疾病的基因的表达，因此也成为抗糖尿病药物开发的热点之一。目前能够对胰岛素抗性、高脂血症和NAFLD/NASH产生影响的靶点包括：17-β-羟基类固醇脱氢酶 13（HSD17B13）是一种肝脏特异性脂滴蛋白，它在调控肝脏脂滴稳态方面起到关键作用。HSD17B13的表达升高导致脂肪从头合成（de novo lipogenesis）的激活和脂滴增大，促进肝脏脂肪变性的发展。因此，使用ASO/siRNA抑制HSD17B13的表达是治疗NAFLD/NASH的潜在策略。目前，Arrowhead和Alnylam公司靶向HSD17B13的RNAi疗法都在1期临床试验中接受评估。PNPLA3催化甘油三酯的水解和多不饱和脂肪酸的转移，导致肝脏脂滴中磷脂的重塑。全基因组关联研究（GWAS）发现PNPLA3的变体与NAFLD显著相关。这一变体导致甘油三酯的潴留和多不饱和脂肪酸富集的脂滴的形成，可能提高NASH和肝细胞癌的风险。临床前实验显示，靶向PNPLA3的ASO在小鼠模型中降低肝脏炎症和纤维化。目前，阿斯利康靶向PNPLA3的ASO疗法AZD2693正在1期临床试验中接受评估。DGAT2是催化甘油三酯合成的两种同工酶之一。它与DGAT1一起几乎承担了所有甘油三酯的合成。由于NASH中甘油三酯的合成主要由DGAT2的催化活性驱动，因此抑制它的活性可能抑制甘油三酯的合成，延缓NAFLD的疾病进展。目前，靶向DGAT2的ASO疗法ION224已经进入2期临床试验阶段，用于治疗确认的NASH患者，预计主要终点数据可能在今年9月获得。胰高血糖素是胰岛α细胞分泌的激素，它对抗胰岛素的作用，增加肝脏葡萄糖的合成。在2型糖尿病患者中，胰高血糖素水平提高，导致在空腹情况下的高血糖。胰高血糖素还可能在脂质代谢中起到重要作用。因此，阻断胰高血糖素受体信号通路的创新疗法可能抑制肝脏葡萄糖合成，降低高血糖。在接受二甲双胍治疗的2型糖尿病患者中进行的2期临床试验显示，靶向胰高血糖素受体的ASO疗法IONIS-GCGRRx可以显著降低患者糖化血红蛋白（HbA1c）水平。
▲部分治疗代谢疾病的临床期或获批寡核苷酸疗法（数据来源：参考资料[1]，括号中公司为联合开发公司，药明康德内容团队制图，点击可见大图）
随着ASO/siRNA递送技术的进展，寡核苷酸疗法的给药剂量和脱靶效应得到显著降低，让构建疗法组合，靶向多重信号通路、或者同一信号通路中的多个基因成为可能。这一策略可能带来更好的治疗效果。比如，同时靶向HSD17B13和PNPLA3可能在治疗肝脏疾病方面产生协同作用。而同时降低血压和LDL-C有望在降低心血管风险方面获得更好的效果。
Alnylam公司已经在构建的GEMINI技术平台将两个siRNA连接在一起，同时有效抑制两个不同靶点的表达。目前，该公司正在开发的一款在研疗法将靶向ANGPTL3的siRNA和靶向血管紧张素原的siRNA连接在一起。这款在研疗法可能每6个月或1年注射一次，就能达到在降低~40%低密度脂蛋白胆固醇水平的同时降低血压10 mmHg以上，可用于在高危人群中预防重要不良心血管事件。
▲同时降低LDL-C和血压的RNAi疗法（图片来源：Alnylam官网）
作者指出，随着多款药物获批和进入后期临床开发阶段，沉默RNA的寡核苷酸疗法已经成为现实。多款正在临床试验中接受评估的疗法可能变革高血压、心血管疾病和2型糖尿病的标准治疗。进一步扩展寡核苷酸疗法在代谢疾病中的应用，需要开发创新递送方案，将药物递送到脂肪组织、肌肉、心脏、胰岛等肝外组织。这方面的进展将为更多难于治疗或控制的疾病带来创新疗法并且推动精准基因药物的开发。值得一提的是，寡核苷酸疗法作为一类复杂的新兴分子类型，在生产制造上存在不少挑战，产业因此需要根据分子的特性，开发专属的生产解决方案，在优化流程的同时，以可接受的成本，进行可持续的大规模生产与制造。这就需要借助具有丰富寡核苷酸合成能力的化学平台，优化生产和分析开发流程，使药物的规模能快速扩大；此外，开发企业也需要有稳定的制剂配方，使寡核苷酸疗法能得到准确而有效的递送。在这些方面，药明康德子公司合全药业在近年来已搭建了包含各类寡核苷酸创新药的一体化CRDMO平台，涵盖从药物发现到商业化生产的所有材料需求，助力寡核苷酸创新药的开发。参考资料：
[1] Goga and Stoffel, (2022). Therapeutic RNA-silencing oligonucleotides in metabolic diseases. Nature Reviews Drug Discovery, https://doi.org/10.1038/s41573-022-00407-5
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