经纬行研 | RNA药物要“改变世界”，拦路虎居然是它？
1. RNA药物的合成
2. RNA分子的开发困境
2.1 RNA分子易降解
2.2 RNA分子体内半衰期短
3. RNA药物的技术障碍—药物递送
4. 改造RNA分子提高化学稳定性
4.1 帽结构
4.2 Poly（A）尾
4.3 5’和3’端UTRs
4.4 化学改造核苷
5. 优化RNA药物传输系统延长半衰期
5.1 ASO药物传输系统
5.2 mRNA药物传输系统
5.3 siRNA药物传输系统
5.4 miRNA药物传输系统
5.5 RNA适配体暂居产业边缘
RNA分子拥有许多属性使得它可以作为治疗药物。它们能够折叠形成复杂的构象，以让它们可以与蛋白质、小分子或者其他核酸相互结合，有些甚至可以形成RNA的催化中心。编码RNA（mRNA）是从DNA到蛋白质的遗传信息载体，而许多类型的非编码RNA通过各种机制协同遗传信息的转录和翻译，大量参与机制的发现大大拓宽了RNA的生物学应用（深度行研：核酸药物系列—siRNA和miRNA药物（1））。
在过去的30年里，RNA药物逐步走向临床。但在最初，RNA并不是理想的药物，因为RNA分子易降解，在体内半衰期相对较短。然而，通过改善化学稳定性使得RNA的半衰期得以延长，再加上递送系统的研发和优化，使得RNA药物发展成药物新星，并获得投资者越来越多的青睐。
1RNA药物的合成
核酸药物的本质就是A、G、C、T（U）排列组合形成的DNA或RNA分子，尽管常常还需要一些特殊的修饰，但合成过程是相对简单的。低于100个碱基的序列，大部分可以通过固相化学合成，根据设计的序列一个碱基一个碱基的连起来，合成过程相对简单，更容易保证批次间稳定性和进行质量控制。化学合成得到的核酸药物具有生物药的特异性、靶点广泛等特点，在合成过程上又具有小分子化学药物的标准化特点。超过100个碱基的长链核酸，一般采用体外酶法合成或者生物发酵的方式进行。这两种方式获得的核酸药物对后期纯化工作有较高的要求。RNA-Base疫苗可在几周内研发、制造和管理，也是解除未来流行病威胁的潜在武器。
2RNA分子的开发困境
2.1 RNA分子易降解
RNA分子在合成过程中发生任何错误的或是不必要的RNAs累积，都可能对细胞造成破坏。因此，消除缺陷的或是不再需要的RNAs是细胞代谢中的关键步骤。外来体，这一多蛋白复合物是将RNA切成碎片的一个重要机器。德国Max Planck生物化学研究所的Elena Conti及其博士后研究人员Debora Makino研究了外来体的运作机制：“这是一个精细的机器：在外来体复合物中，由9个不同的蛋白质形成了一个空心筒，RNA分子穿过这一空心筒，到达第10个蛋白，这个催化亚基随后将RNA切成碎片。空心筒对于这一过程至关重要，因为它帮助解开了RNA，为切碎做好准备。缺乏这10个蛋白中的任何一个，细胞都无法生存，这表明不仅是催化亚基，整个空心筒对于外来体的功能也是至关重要的。”这一成果发表于《Nature》杂志上。
The RNA path throughthe exosome
2.2 RNA分子体内半衰期短
瑞士巴塞尔大学的Attila Becskei教授领导的研究小组对大约50种不同的基因重复实验，结果显示体内80%的mRNA经历了快速更新，生活时间不到2分钟，可归类为短寿命。只有大约20%的mRNA活的稍久一点，大约5到10分钟。该结果已发表在《Science Advances》杂志上。
miRNA通常被认为具有很长的半衰期。然而，瑞士巴塞尔Friedrich Miescher生物医学研究所的Jacek Krol等人鉴别出了小鼠视网膜中表达的253种miRNA，由光线诱导的miRNA包括miR-204和miR-211，它们在视网膜的内核层被高度地表达，而miR-183/96/182则在光感受器中有高度表达。这些miRNA的水平能够迅速变化：它们在小鼠被移到暗处后的90分钟内达到最低值，而在小鼠重新回到阳光下的30分钟后又达到最高值，这应该归因于高速的衰减与转录。此外，他们指出，高转变率可能是许多神经细胞miRNA的一个普遍特性。在《Cell》杂志上报告了这一研究成果。
MiRNAs reveals rapid turnover
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核酸药物想要进入体内，主要有以下3个难关：1）核酸的分子量和负电荷使其不能自由通过生物膜；2）RNA容易被血浆和组织中RNase酶降解，被肝脏和肾脏快速清除和被免疫系统识别；3）进入细胞后“卡”在内吞小体中无法发挥功能。以上几点让RNA药物发展面临的技术障碍一直没有变，那就是药物递送。目前，解决递送问题主要有两个方法：一个是改造核酸分子，让其稳定并躲避免疫系统的识别；另外一个就是利用药物传输系统，比如脂质纳米颗粒（LNP）和 GalNAc（N-乙酰化的半乳糖胺）偶联技术等。
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为了提高RNA分子的稳定性做了很多努力，包括将经过证实具有稳定mRNA分子和启动翻译的序列进行改造，化学改造核苷也可以增强RNA对降解的抵抗。
4.1 帽结构
mRNA的5’端7-甲基鸟苷端帽（m7GpppX）结构对RNA稳定性起到很关键的作用，一旦除去这一保护帽，便会启动mRNA降解。尽管帽结构已经应用于体外RNA转录，但因帽结构反向匹配结合后导致不能有效的转录生成mRNAs依然是一个问题。用只有一个3’-OH群的抗反向帽结构（anti-reverse capanalogue，ARCAs）来代替两个3’-OH群的帽结构就可以防止反向匹配结合的问题。与传统帽结构相比，应用ARCAs使RNA转录效率提高了两倍以上。并且，有ARCAs帽结构的体外转录RNA转染进入细胞后RNA表达蛋白质的持续时间和水平都有明显提高。由于无法达到100%的加帽率，转录后再加帽结构的方法已经被用来提高未加帽结构RNA的翻译效果。
Schematic of ARCA molecule
近年的研究发现了各种GpppX变体，例如存在于昆虫卵母细胞mRNA中的功能尚不清楚的非甲基化鸟苷端帽（GpppN），存在于动物和病毒mRNA中的m7Gpppm6Am端帽，以及存在于病毒RNA和一部分RNA聚合酶II转录本（包括核小RNA、核仁小RNA和端粒酶RNA）中的二甲基或三甲基鸟苷端帽（m2,2,7GpppN）。近年的研究还发现了存在于细菌和真核生物中的核苷酸代谢物端帽，例如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）端帽。研究表明NAD端帽具有重要的生物学意义，例如该端帽影响RNA稳定性和翻转，而且在原核细胞和真核细胞中均可被去帽酶去除。此外，NAD端帽的形成过程是启动子特异的而且会激发启动子解脱，表明该端帽可能参与基因转录的调控。这些发现对未来更好的转运和表达RNA的稳定性有很大的助益。
4.2 Poly（A）尾
另一种稳定RNA分子的方法是在mRNA的3’端加poly（A）尾。已经证实poly（A）尾和5’端m7GpppX帽结构通过结合PABP起协同作用。可通过将含poly（A）尾基因的片段编辑在DNA模板上，或利用重组poly（A）多聚酶在体外转录RNA完成转录后延长生成，这两种方法将Poly（A）尾加在mRNAs上。其中利用重组poly（A）多聚酶的方法缺点是生成的poly（A）尾的长度不一。相比之下，利用DNA模板生成的poly（A）尾因具有一定的长度从而成为最佳选择。就poly（A）尾的构建而言，已经证实了增加poly（A）尾的长度可以提高形成多聚体的效率同时也会影响蛋白质表达的水平。基于多个研究可以得出体外转录mRNA最适宜poly（A）尾的长度在120-150个核苷酸左右。
4.3 5’和3’端UTRs
非翻译区（UTRs）对基因表达的转录后调节起着非常重要的作用。包括调节mRNA从核内的转运和翻译的效率，亚细胞定位和mRNA稳定性。α球蛋白3’端UTRs的整合经证实确有稳定mRNA的作用，β球蛋白5’端和3’端的UTRs还可以提高翻译效率。球蛋白UTRs已经被应用于优化体外RNA转录包括RNA自体T细胞电穿孔技术和裸抗原编码的RNA结内注射技术。并且，被转染了抗原表达UTRs优化的RNA的树突状细胞（DCs）已经被用来免疫CMV阳性的个体和肿瘤病人了。
4.4 化学改造核苷
为了提高RNA的治疗效果，在RNA翻译后整合天然核苷已经在体外试验中证实可以有效地减少转录RNA引起的免疫反应。例如，由假尿苷改造过的体外转录mRNA可以提高RNA的稳定性和翻译效率。尽管RNA可以通过激活Toll样受体来刺激免疫系统，但是整合改造的核苷（甲基化或假尿苷）会降低其激活能力，最终导致树突状细胞（DCs）内细胞因子的严重下降和生物标记物低活性。因此这种方法会导致TLR3/7/8识别障碍并诱发抗体外转录RNA的免疫反应。为了增强和延长mRNA的翻译，高效液体色谱法纯化的体外转录mRNA被用于清除dsRNA污染物，这样可以减少type1IFN和炎症前细胞因子的产生。
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5.1 ASO药物传输系统
反义寡核苷酸(ASOs)因为具有自动合成、低成本的优点，能高效、准确地递送到靶细胞，是一种极具潜力的基因沉默方法。然而，递送系统的特殊性和包裹能力仍然具有挑战性。
反义寡核苷酸的基因沉默
2020年6月9日，Evox Therapeutics宣布与礼来（Eli Lilly）签署了一项11亿欧元的合作协议，以开发通过外泌体输送到大脑，用于治疗神经系统疾病的RNA药物。Evox首席执行官Antonin de Fougerolles博士评论说，与礼来公司的这项协议使我们能够探索DeliverEXTM平台为ASO药物提供有效载荷的潜力、ASO药物以及我们的外泌体技术对中枢神经系统的适用性定位。Evox能接连获得巨头们青睐归功于其名为DeliverEXTM的外泌体递送平台。该平台是Evox专有的外泌体递送技术平台，其可以设计和修饰外泌体，并将蛋白质、RNA药物以及其它类型的小分子药物加载到被修饰的外泌体中，使其靶向目标组织。并且已经证实了DeliverEXTM能成功的将药物递送到靶器官中，尤其是向大脑和中枢神经系统的递送。
外泌体递送及作用原理
外泌体为纳米大小的膜囊或囊泡，表面上独特的蛋白质和碳水化合物分子使得它们在体内运输并被细胞有效吸收。在递送时，外泌体货物可以根据有效载荷的指示改变靶细胞的生物学功能。重要的是，外泌体并不是随机分布的，其能针对特定的细胞靶标，并可以将多种疗法带至靶标，调节细胞功能以获得治疗益处。2013年，James E. Rothman、Randy W. Schekman、Thomas C. Sudhof等科学家因发现细胞内部囊泡（外泌体等）运输调控机制而获得诺贝尔生理或医学奖，就此开启了外泌体的研究热潮。虽然，外泌体递送药物已成为目前研究的热点，但仍存在临床应用限制。
外泌体递送公司
2020年1月23日，Ionis Pharmaceuticals及其子公司Akcea Therapeutics联合宣布，其ASO药物AKCEA-ANGPTL3-LRx，在治疗患有高甘油三酯血症，2型糖尿病，和非酒精性脂肪性肝炎（NAFLD）患者的2期试验中，达到显著降低甘油三酯水平的主要终点，及多个次要终点。AKCEA-ANGPTL3-LRx是一种使用Ionis先进的配体共轭反义（LICA）技术研发的ASO药物，由Akcea和Ionis共同开发。LICA技术可以把N-乙酰半乳糖胺复合体（GalNAc3）与靶向编码ANGPTL3的mRNA的ASO结合，形成共轭复合体AKCEA-ANGPTL3-LRx。这一修饰可以将ASO药物靶向递送到肝细胞中，从而提高其肝脏效力10倍以上。
2020年1月9日，Aro Biotherapeutics（以下简称Aro）宣布已与RNA靶向疗法的领导者IonisPharmaceuticals签订了许可与合作协议。通过该协议，Ionis将使用Aro的CENTYRIN™技术开发针对细胞和组织的ASO的靶向递送。根据协议条款，双方将合作创建独特的ASO-Centyrin缀合物，目标是通过全身给药在肝外组织中实现组织特异性、治疗有效的基因敲除。Centyrins是一种微小的非抗体蛋白质支架，具有独特的稳定性和生物化学特性，能够有效递送包括寡核苷酸在内的各种共轭药物载荷。Ionis可以利用这项独特的技术开发作用于多种疾病的新型ASO-Centyrin药物。众所周知，当前核酸药递送比较成熟的策略是基于GalNAc肝靶向ASGPR（去唾液酸糖蛋白受体）的递送方式，若能实现肝外组织的核酸药递送是关键而有意义的。Aro致力于研究称为Centyrins的新一代蛋白质生物制剂。主打项目是一种双特异的Centyrin，正处于晚期非小细胞肺癌的晚期优化阶段。Aro的第二个项目专注于为其他形式的癌症创建一个Centyrin-siRNA偶联物。
Centyrins传递各种共轭药物有效载体
2019年11月18日，Codiak BioSciences公布其engEx™项目exoASO™的首批临床前数据，结果表明装载ASO的工程外泌体具有选择性地重编程肿瘤相关巨噬细胞并产生有效抗肿瘤活性的潜力。Codiak开发了一种engEx™平台技术来改造外泌体，表达和传递候选治疗药物。利用该技术平台，外泌体可装载特定的有效载荷，对细胞进行编程，在其表面分泌或内部携带治疗分子。开发的工程化外泌体exoASO选择性地将ASO递送至M2巨噬细胞，靶向并降低关键的免疫抑制转录因子STAT6和C/EBPβ的表达。并且体外和体内临床前研究的关键结论表明，exoASO有效地将M2巨噬细胞重编程为促炎性M1表型，促进靶向抗肿瘤活性。
2018年7月20日，PureTech Health宣布与F. Hoffmann-La Roche Ltd和Hoffmann-La RocheInc.（即罗氏集团）进行多年合作，推进PureTech的乳源外泌体平台技术，用于口服罗氏反义寡核苷酸平台。PureTech一直在推进专注于脑-免疫-肠道（Brain-Immune-Gut, BIG）轴的内部研究和开发项目，重点是淋巴管和免疫细胞运输，以组织特异性方式调节免疫力。PureTech基于牛奶外泌体的技术经过独特设计，可促进复杂有效载荷（如核酸、多肽和小分子）的口服应用。这些外泌体通过淋巴循环进行传递，并且可能以新颖的方式靶向免疫细胞。该方法同样适用于开发递送其他药物，包括miRNA、siRNA和不具有口服生物可利用性的小分子。Puretech表示，可能被牛外泌体靶向的肝脏以外的关键部位包括GI系统、肾脏、肺、免疫细胞、心脏组织和淋巴结。因此，利用用于口服递送生物制剂的乳源外泌体的基础生物学可用于治疗自身免疫病症、癌症、糖尿病、肝脏、心脏和肺病。
乳源外泌体用于核酸及其他生物制剂的口服给药
5.2 mRNA药物传输系统
mRNA疫苗的制剂系统需要保护mRNA不被核酸酶降解，而且还需要促进mRNA被细胞（APC、B细胞和T细胞等免疫细胞）摄取。已经有大量的mRNA制剂系统见诸报道，其中的很多已经进入临床试验阶段。这些制剂技术都是通过形成特殊的mRNA载体来实现mRNA疫苗的递送，这些载体技术包括：鱼精蛋白载体技术、纳米颗粒脂质体载体技术、多聚体载体技术等。
鱼精蛋白是一种天然的阳离子蛋白，可以把带负电的mRNA分子络合成纳米级别的核酸颗粒，从而保护mRNA不被血清中的RNA酶降解；但是由于鱼精蛋白和mRNA的结合太紧密，因此采用这种制剂的mRNA疫苗的蛋白表达效率会受限，另外抗原的表达很大程度上也受到鱼精蛋白和mRNA比例的影响。德国CureVac公司开发的RNActive平台成功解决了这个问题，通过RNActive平台得到的鱼精蛋白-mRNA复合物，鱼精蛋白作为TLR7/8拮抗剂可以诱发Th1细胞反应，mRNA可以表达目的蛋白诱导特异的免疫反应。
纳米颗粒脂质体（Lipid nanoparticles，LNPs）载体递送RNA的原理目前还不完全清楚，但是通常认为，LNP通过非共价亲和力和细胞膜结合并通过内吞作用被摄取，进入细胞后mRNA逃离内吞小泡，被释放到细胞质中表达靶蛋白。LNP还可以通过相反的胞吐作用被排出细胞外，这也是通过LNP进行mRNA给药需要注意的点。2020年7月14日，Moderna和美国国立卫生研究院共同研发的新冠疫苗，mRNA-1273，在所有受试者体内都产生了免疫反应，并且中和抗体的水平与新冠康复患者的水平相似。mRNA-1273是一种新型脂质纳米颗粒（LNP）封装的mRNA疫苗，编码一种预融合稳定形势的刺突（S）蛋白。它是大约270种COVID-19治疗剂中的18种“领跑者”候选疫苗之一。
2019年，ZhaogangYang等人发明了一种新的细胞纳米穿孔（cell nanoporation, CNP）生物芯片：在密布直径500nm纳米孔道的芯片上培养单层的来源细胞（如鼠的成纤维细胞或树突状细胞），将整个装置孵育在目标质粒DNA的缓冲液中，给予定向电流后，细胞膜受到损伤，带负电的核酸质粒顺着电势差从纳米孔道中进入细胞内。此后，细胞开始修复膜并将目标质粒转录为mRNA，同时大量分泌外泌体，以排出电流强制注入的外来质粒。然而，细胞不断抛出体外的“废物”正是研究者所需的包含目标mRNA的外泌体。与传统的电穿孔（bulk electroporation）相比，CNP大大提高了外泌体产量，并将其中mRNA的载药量提高1000倍。这一结果发表于《Nature Biomedical Engineering》。
5.3 siRNA药物传输系统
siRNA在体内易被核酸酶快速酶解，其跨细胞膜转运能力弱、半衰期短、体内基因沉默效率很低。因此，siRNA需要借助合适的、安全的、有效的体内递送系统才能很好地发挥治疗作用。
1）ONPATTRO®(patisiran)脂质纳米粒子复合物
在2012年，Alnylam公司的Michael J. Hope和Muthusamy Jayaraman等人研究了可电离脂质-pKa在通过脂质纳米颗粒体内递送siRNA中的作用，其中对脂质进行了大量的头部基团修饰。发现脂质pKa值与小鼠FVII基因沉默（FVIIED50）之间密切相关，其最佳pKa范围为6.2-6.5。基于DLin-MC3-DMA（16）的LNP制剂是这项工作中鉴定出的最有效的脂质之一，目前正用于治疗高胆固醇血症的临床试验中。靶点是PCSK9，数据表明单剂低剂量后LDL-C降低。
2）Givlaari（givosiran）产品
该产品是基于N-乙酰半乳糖胺-siRNA递送平台的，合成的含有ALAS1特异性序列的双链RNA与N-乙酰半乳糖胺衍生，以靶向在肝细胞上几乎完全表达的无唾液酸（半乳糖）受体。在肝细胞内，RNA被一种细胞酶（dicer）处理成大约20bp的片段，然后分离成单链。与ALAS1（引导链）互补的链与细胞ALAS1信使RNA（mRNA）结合并进入RNA诱导沉默复合物（RISC），在那里新的双链RNA被一组包括核糖核酸酶argonaute的因子裂解。其结果是delta-ALA合酶1蛋白水平降低，ALA生成减少。
Givlaari作用示意图（NEJM）
2019年4月26日，Sirnaomics宣布完成了4700万美元的C系列融资，以开发用于治疗癌症和纤维化疾病的RNAi治疗药物。该公司的主要候选产品（STP705）基于其双重靶向特性和早期安全性研究结果，目前正在进行II期临床研究中的非黑色素瘤皮肤癌的治疗研究。预计将于2019年下半年开始第二项治疗胆管癌和肝细胞癌的临床试验。Sirnaomics使用化学合成的miRNA或siRNA通过专有肽纳米颗粒（PNP）配方递送至体内靶细胞，开发出新型药物。纳米颗粒传递的SiRNA通过内吞作用进入细胞。一旦纳米颗粒释放到细胞质中，siRNA就被纳入RNA诱导的沉默复合物(RISC)中。
2020年5月27日，美国加州大学圣迭戈分校纳米工程系及穆尔斯癌症中心的张良方教授等人，创造性地给纳米颗粒“穿”上了细胞膜，提出了革命性的“仿生纳米医学”技术，解决了困扰纳米医学界的最大难题之一。在实验中，将六水合硝酸锌，2-甲基咪唑溶液及相应的siRNA通过一锅法制备MOF。提取血小板通过反复冻融获取细胞膜，然后加入MOF溶液中通过挤出的方式进行胞膜。该MOF结构具有pH响应的性质，同时由于咪唑基团的存在起到了“质子海绵”效应，能够实现溶酶体逃逸。
2020年5月7日，华东师范大学闫志强、俞磊等人制备了pPB肽（C*SRNLIDC*）修饰的负载HMGB1-siRNA的稳定核酸脂质纳米粒（HMGB1-siRNA@SNALP-pPB），通过其抗纤维化和抗炎活性双重作用来有效地治疗肝硬化。本研究基于抗纤维化和抗炎的双重作用，为肝硬化的治疗提供了一种主动靶向的siRNA递送系统。该研究发表在《ACS Nano》上。
2020年5月6日，河南大学-麦考瑞大学生物医学联合创新中心的研究人员在 Advanced Materials杂志发表研究论文。研究团队开发了细胞内环境响应型siRNA纳米胶囊，能够有效解决siRNA用于胶质瘤治疗时的缺点，显著提高动物模型生存周期，且无系统毒副作用，这一多功能siRNA纳米胶囊为胶质瘤及其他脑部疾病的RNAi治疗提供了新的策略。研究团队成功地开发了一种Angiopep-2 (Ang)功能化的细胞内环境响应型siRNA纳米胶囊——Ang-NCss(siRNA)，作为一种安全有效的RNAi制剂来促进基于siRNA的胶质瘤治疗。
2019年8月21日，俄亥俄州立大学（OSU）的郭培宣教授开发了一种优化的抗癌药物递送的新方法。由于叶酸受体在癌细胞上的表达增强，叶酸已被广泛用于癌症靶向治疗25年，已经在乳腺癌、肺癌、卵巢癌、结肠直肠癌和头颈癌的研究中进行了广泛的测试。典型的方法将叶酸与抗癌药物（例如干扰RNA的纳米颗粒）配对，具有破坏癌细胞内遗传机制的潜力。该研究将干扰RNA纳米颗粒放入表面有叶酸的外泌体中。在与癌细胞膜接触后，外泌体特异性结合癌细胞膜并与其融合，将其治疗内容物释放到细胞质的水性组分中（胞质溶胶）而不被内体吸收。用外泌体-叶酸和survivin siRNA处理的小鼠肿瘤生长减少，证实了新的癌症治疗方法的有效性。
2019年2月5日，东南大学研究者在期刊JOVE-Journal VisualizedExperiments上视频展示了关于聚乙烯亚胺包覆的超顺磁性氧化铁纳米颗粒（PEI-SPIO）制备及其作为载体进行靶向递送siRNA到巨噬细胞的方案，当Fe: siRNA重量比达到4及以上时，PEI-SPIO能够结合siRNA并完全浓聚siRNA。在体外，这些纳米颗粒可以有效地将siRNA递送到原始巨噬细胞，以及类似巨噬细胞的264.7细胞系中，并且在最佳转染剂量下不影响细胞活力，最终诱导siRNA介导的靶基因沉默。PEI-SPIO除了用于体外siRNA转染外，也是一种很有前途的将siRNA递送到体内巨噬细胞的工具。鉴于PEI-SPIO/siRNA颗粒复合的磁性和基因沉默能力，系统地应用PEI-SPIO/siRNA颗粒不仅可以调节巨噬细胞的功能，还可以实现巨噬细胞的成像和跟踪。从本质上讲，PEI-SPIO是一个简单、安全、有效的非病毒平台，可以在体内和体外实现巨噬细胞的siRNA递送。
2018年10月22日，中国药科大学药物科学研究院彭玲教授、刘潇璇教授在化学领域顶级期刊美国化学会会志Journalof the American Chemical Society报道树形分子递送siRNA研究新进展。研究人员利用两亲树形分子，一方面引入RGDK弹头，另一方面可以负载siRNA。通过这一策略，既可以有效地递送siRNA，又可以通过RGDK与肿瘤细胞表面的受体发现特异性的相互作用从而实现靶向肿瘤细胞递送siRNA。体内外实验结果都表明，这一递送策略是可以有效实现抗肿瘤。
2018年6月6日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所裴仁军教授联合上海大学陈红霞教授研究团队通过RCT技术构建RNAi纳米花，经在结构中渗入对核仁素（NCL）强亲和力的DNA适配体AS1411，赋予纳米花靶向高表达NCL肿瘤细胞膜的能力，借助肿瘤细胞内吞作用增强siRNA的摄取，从而有助于肿瘤细胞的靶向治疗。以RNAi纳米花作为siRNA运载体，一定程度降低了机体产生免疫原性和细胞毒性的风险，同时通过纳米花的自主装浓缩，不仅降低了递送系统的生产成本，也提高了siRNA的装载效率。从中看到了RNAi纳米花作为递送系统在肿瘤治疗中的巨大潜力。该成果发表于《Journal of Materials Chemistry B》杂志上。
RNAi纳米微球的自主装过程
5.4 miRNA药物传输系统
2020年1月9日，东南大学附属中大医院的肖忠党、陈宝安课题组的研究人员在Journal of Nanobiotechnology杂志上发表文章，利用外泌体共同递送功能抑制性miRNA和抗癌药物5-FU，可以逆转结直肠癌（CRC）的耐药性。5-FU化疗在CRC的治疗中起着重要作用。但是，长期使用5-FU引起的多药耐药性（MDR）严重削弱了治疗效果。将miR-21i与THLG-Exo/5FU共孵育，形成的共递送系统（THLG-EXO/5-FU/miR-21i）可以有效被细胞摄取，并显著下调耐药HCT-1165FR细胞系中miR-21的表达。miR-21的下调诱导了细胞周期停滞，减少了肿瘤的增殖，增加了细胞凋亡，并逆转了miR-21的调控靶标PTEN和hMSH2表达。与单独使用miR-21i或5-FU相比，miR-21i和5-FU与工程化的外泌体的联合递送可有效逆转耐药细胞的耐药性，并显著增强耐药细胞的细胞毒性。
2019年4月8日，国际著名癌症研究期刊Journal of Experimental &Clinical Cancer Research杂志在线发表了上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颌面-头颈部肿瘤团队的研究论文。结果表明通过外泌体递送miR-3188，是一种新的有希望的头颈癌（HNC）治疗策略。
2019年3月31日，发表在ACS Nano上的一项研究成果中，斯坦福大学心血管研究中心的杨华啸博士与南方科技大学生物医学工程系的李凯副教授合作建立了一种新型miRNA体内递送系统（microRNAnanoparticle，miNP），即采用聚合物纳米颗粒携带miRNA在剪切稀化的可注射水凝胶中进行局部miRNA递送，此递送系统稳定性高、毒性较低且显著地提高了miRNA在干细胞来源的心肌细胞和血管内皮细胞中的转染效率。
5.5 RNA适配体暂居产业边缘
1990年8月份，美国Colorado大学和麻省总医院的科学家（L.Gold和J.Szostak）分别在Science和Nature发表文章，显示通过体外进化和筛选，可以得到与目标分子紧密结合的RNA分子，亲合力和特异性与单抗相当。Gold和Szostak的这一突破性研究证实核酸分子能够借助氢键、范德华力、疏水作用等分子间作用力形成与分子靶标相作用的结合口袋和裂隙(binding pockets and clefts)，借助这些特殊的三维立体结构，高亲和力和特异性的识别并结合靶分子。
虽然核酸适配体发展将近30年的时间，但仍有很多问题阻碍了其实际应用的脚步。例如体内表现很差，在血液中易被降解；核酸分子结构太小，肾清除速度快，作为药物时药物动力学性能差；核酸适配体作为核酸分子探针，化学作用力非常有限，增加了不易被结合的靶标分子的时候筛选难度，且灵敏度不够高；利用适配体发现靶标时，缺乏高通量筛选及鉴定的方法；作免疫组化应用时，可用的特异性适配体还较少，临床应用不受认可，亟待推广等等问题，让适配体应为范围较小，处在产业边缘。
小结：DNA/RNA递送系统、特点和示例
RNA 世界隐藏着众多具有治疗潜能的分子。然而，除RNA药物设计阶段的障碍，如免疫原性外，最核心的难题，如递送、脱靶副作用、一般毒性等问题，在之后的临床试验中难以避免。目前，虽然以纳米级非病毒顆粒为代表的递送系统不断发展，但效率低、缺乏靶向性机制等问题仍没有取得突破性进展。
RNA药物的研发谁执牛耳，其核心仍在于技术，能在关键技术上有所突破者才能成为真正的冠军公司。
来源 | 医路演 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。
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图文编辑 | 彭庶文
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