根據小核酸結構、藥物機制、作用靶點(diǎn)的不同，發(fā)展出了多種類(lèi)型，包括反義寡核苷酸(ASO)、小干擾RNA(siRNA)、適配體RNA(aptamer RNA)、微小RNA(miRNA)、小激活RNA(saRNA)和CpG寡核苷酸 (CpG oligonucleotide)、核酶(ribozyme)、轉運RNA（tRNA）、抗體核酸偶聯(lián)藥物（ARC）等。目前研究最熱門(mén)的小核酸藥物主要是ASO、siRNA 和Aptamer。

1.反義寡核苷酸 (ASO)

ASO作用于mRNA到蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程，在研究和應用的小核酸藥物中占據了主導地位。ASO是一種人工合成的短單鏈寡核苷酸，進(jìn)入細胞后，通過(guò)兩種途徑調控蛋白質(zhì)生成。目前全球有9個(gè)ASO藥物曾獲批上市，超過(guò)50個(gè)ASO藥物處于臨床研究階段，治療領(lǐng)域覆蓋中樞神經(jīng)系統、心血管、抗感染和腫瘤等。領(lǐng)軍企業(yè)Ionis開(kāi)發(fā)的諾西那生鈉是目前銷(xiāo)售額最大的ASO藥物，2021年銷(xiāo)售額為19億美金。

目前越來(lái)越多的基于A(yíng)SO的療法正在臨床試驗中進(jìn)行測試。ASO藥物遞送的改進(jìn)可能會(huì )在不久的將來(lái)改變許多疾病的治療格局。 

圖注：ASO作用機制   

2.小干擾RNA (siRNA)

RNA干擾（RNAi）是一種古老的生物機制，用于防御外部入侵。理論上，它可以以序列特異性的方式沉默任何與疾病相關(guān)的基因，使小干擾RNA（siRNA）成為一種有前途的治療方式。在沒(méi)有保護性遞送載體的情況下，siRNA必須進(jìn)行化學(xué)修飾，以確保腸胃外給藥后循環(huán)的穩定性。

siRNA是一類(lèi)人工合成的雙鏈短RNA分子，能夠結合AGO蛋白組裝成RNA誘導沉默復合體 （RISC），其一條鏈被降解，另一條鏈通過(guò)堿基互補配對原則結合并切割降解靶基因的mRNA、 阻斷靶蛋白的表達，從而達到治療相關(guān)疾病的目的。具有高度特異性。美國Alnynam公司走在 siRNA藥物研發(fā)的前列，2018年公司獲批的siRNA藥物Patisiran 是全球首個(gè)siRNA藥物，成為開(kāi)辟siRNA藥物市場(chǎng)的先鋒。

N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）偶聯(lián)是增加siRNA靶器官積累和促進(jìn)其細胞攝取的有效方法。優(yōu)化的siRNA設計和有利的給藥途徑是臨床翻譯GalNAc?siRNA的關(guān)鍵因素。另外最初為ASO療法設計的骨架化學(xué)進(jìn)展也已應用于siRNA療法。同時(shí)，給藥途徑影響了GalNAc?siRNA偶聯(lián)物的臨床翻譯并影響了患者的依從性。經(jīng)過(guò)二十年的研發(fā)，市場(chǎng)上已有5款siRNA藥物，siRNA療法目前已經(jīng)樹(shù)立了一個(gè)非凡的里程碑，因為它已經(jīng)并將繼續改變人類(lèi)疾病的治療和管理。它可以每季度一次，甚至每年兩次給藥，即可以達到長(cháng)效治療效果。

圖注：經(jīng)過(guò)臨床前和臨床評估的siRNA遞送平臺

3.RNA適配體(Aptamer)

Aptamer是一段經(jīng)體外篩選得到的，折疊成特殊三維結構的短單鏈寡核苷酸，能特異性結合較大范圍的目標，包括蛋白質(zhì)、小分子、金屬離子、病毒、細菌和全細胞，其高特異性和結合親和力可達到抗體水平。相比抗體藥物，核酸適配體具有體積小、較低免疫原性、無(wú)細胞化學(xué)合成以及較強組織穿透力、易修飾成本低等優(yōu)點(diǎn)，在疾病診斷、治療和預防中有著(zhù)廣泛的藥物應用潛力。但其三維構象受pH影響較大，親和性高度依賴(lài)于溶液性質(zhì)。第一款 Aptamer 藥物Pegaptanib于2004 年獲FDA批準。它是一種具有29個(gè)核苷酸的RNA適配體，5’端的聚乙二醇部分可延長(cháng)其在人體內的停留時(shí)間。Pegaptanib 通過(guò)空間結構與血管內皮生長(cháng)因子（VEGF）結合，抑制血管生成達到治療效果，因此被開(kāi)發(fā)用于治療濕性年齡相關(guān)性黃斑變性。

圖注：適配體應用機制

圖注：特異性Aptamer與靶蛋白結合的三維示意圖

4.其它小核酸藥物類(lèi)型

已上市小核酸藥物

近年來(lái)FDA已批準了多款小核酸藥物，主要用于治療罕見(jiàn)病。截至2020年，全球累計超50個(gè)小核酸藥物處于臨床研究階段，覆蓋神經(jīng)、心血管、感染和腫瘤等領(lǐng)域，共計有 15 款小核酸藥物獲批上市。但有2款早期A(yíng)SO藥物與1款適配體藥物由于銷(xiāo)售額過(guò)低等原因而退市，目前仍在市場(chǎng)的有7款ASO、5款siRNA藥物。

這些藥物的研發(fā)藥企相對集中，大多是Ionis與Alnylam這兩家公司。除此之外，目前上市的siRNA藥物的遞送系統多為GalNAc遞送系統，這也是目前應用最成熟的小核酸遞送方式。而第一款siRNA藥物是使用了脂質(zhì)納米粒（LNP），由于LNP遞送系統的構建擁有較高壁壘，目前全球發(fā)展靠前的幾家企業(yè)，其技術(shù)溯源也都是依靠專(zhuān)利授權。

圖注：全球已上市小核酸藥物

根據沙利文統計，行業(yè)整體規模從2016年的0.1億美金增長(cháng)至2021年的32.5億美金。根據Evaluate Pharma和BCG 統計分析，預計2024年全球小核酸市場(chǎng)規模將會(huì )達到 86億美元。未來(lái)隨著(zhù)臨床階段產(chǎn)品的不斷上市，修飾技術(shù)和遞送技術(shù)的不斷發(fā)展，適應癥從遺傳病等小人群適應癥擴大到廣泛人群適應癥，整體市場(chǎng)將繼續保持快速增長(cháng)。

截止到2021年，小核酸藥物中銷(xiāo)售額最大的是Spinzara（諾西那生鈉注射液），用于治療罕見(jiàn)脊髓肌萎縮反義寡核苷酸（ASO），2021年全球銷(xiāo)售額19億美金。Inclisiran是首個(gè)獲批用于常見(jiàn)慢性病的小核酸藥物，用于原發(fā)性高膽固醇血癥的治療，2021年底美國獲批上市。杜氏營(yíng)養肌不良領(lǐng)域是行業(yè)內關(guān)注度較高的適應癥，已有4個(gè)小核酸藥物獲批上市。

Nusinersen（諾西那生鈉）：2016年首次上市，由Ionis研發(fā)，是一種反義寡核苷酸（ASO），諾西那生鈉注射液可以改變SMN2前mRNA的剪接，從而增加完整長(cháng)度SMN蛋白的產(chǎn)生。2019年中國獲批上市，且于2021年納入國家醫保目錄。諾西那生鈉可用于出生3天的嬰兒到80歲的老人，適用人群非常廣泛。截止到2021年，全球有11000人使用過(guò)諾西那生鈉。

Inclisiran首個(gè)覆蓋慢性病的小核酸藥物：

LDLC（低密度脂蛋白膽固醇）升高是導致心血管疾病發(fā)生的主要危險因素。PCSK9蛋白是LDLR重要的負調控蛋白，通過(guò)抑制PCSK9，能減少肝細胞LDLR的降解，使肝臟始終可以高效地處理LDLC，從而降低血漿中的LDLC。

上述藥物我們用下表可以做一個(gè)總結如下：

Source: 2020 Advances in oligonucleotide drug delivery

小核酸藥物常見(jiàn)遞送系統

遞送方式與效率是小核酸藥物能否進(jìn)入細胞發(fā)揮作用的關(guān)鍵。小核酸藥物進(jìn)入細胞面對兩大挑戰，一是RNA暴露在血液中容易被血漿和組織中的RNase酶降解；二是帶負電的RNA難以跨膜進(jìn)入胞內。盡管不同的RNA療法可能具有不同的作用機制，但它們都必須避免被非靶器官清除，必須進(jìn)入正確的組織，而不會(huì )引發(fā)有害的免疫反應。

按照不同遞送技術(shù)分類(lèi)，可以分為裸露RNA修飾遞送技術(shù)、脂質(zhì)體納米遞送技術(shù)、共軛連接遞送系統（小分子配體、抗體及其他分子）和其他多種類(lèi)型的新型遞送系統（如多聚體納米粒遞送系統、細胞外囊泡遞送系統）。其中，LNP和GaINac技術(shù)相對成熟。GaINac技術(shù)主要靶向肝臟，未來(lái)靶向其他器官的藥物遞送系統也有望突破，如Alnylam和 Arrowhead正在研發(fā)的針對中樞神經(jīng)系統、眼睛、腎癌細胞與肺上皮細胞等遞送系統。 

數據來(lái)源：Nature、沙利文，申萬(wàn)宏源研究文章

來(lái)源：細胞基因療法