中金：核酸藥物，時(shí)代已至

近年核酸藥物領(lǐng)域引發(fā)了較多關(guān)注。近年，核酸藥物獲批上市的速度呈加速趨勢，多款有潛力成為重磅藥物的核酸藥物公布了臨床數(shù)據(jù)，覆蓋了心臟與代謝性疾病、肝臟疾病以及多種罕見病等領(lǐng)域，因此核酸藥物引發(fā)了較多的關(guān)注，近年核酸藥物領(lǐng)域的并購、產(chǎn)品引進(jìn)交易在活躍進(jìn)行。

核酸藥物擁有明顯優(yōu)勢。傳統(tǒng)的小分子化藥和抗體藥物多是通過與靶點(diǎn)蛋白結(jié)合發(fā)揮作用，但是二者的研發(fā)受到靶點(diǎn)蛋白可成藥性（druggable）的限制，據(jù)Nature報(bào)道，人類基因組編碼的~20,000種蛋白質(zhì)中，僅有3,000種是可成藥的，且目前只有700種有相應(yīng)的藥物研發(fā)出來；而且抗體藥物通常只能針對細(xì)胞膜和細(xì)胞外蛋白發(fā)揮作用。而核酸類藥物是通過與蛋白質(zhì)表達(dá)相關(guān)的基因進(jìn)行調(diào)節(jié)，對細(xì)胞內(nèi)外和細(xì)胞膜蛋白均可發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，而且多數(shù)核酸類藥物的作用基礎(chǔ)是堿基互補(bǔ)配對原則，只需知道靶基因的堿基序列，核酸藥物的序列設(shè)計(jì)就較為容易。

核酸藥物有望成為繼小分子化藥和抗體藥物后的第三大類型藥物。核酸藥物的研發(fā)經(jīng)歷了較長的歷程，其不穩(wěn)定性、免疫原性、細(xì)胞攝取效率低、內(nèi)吞體逃逸難等缺陷曾限制了核酸藥物的發(fā)展，但關(guān)鍵技術(shù)的突破對改善上述缺陷發(fā)揮了重要的作用，包括化學(xué)修飾、遞送系統(tǒng)等。目前全球已有13款核酸藥物獲批，2種mRNA疫苗獲得FDA的EUA，眾多核酸藥物在臨床試驗(yàn)中，我們預(yù)計(jì)隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，核酸藥物有望成為繼小分子化藥和抗體藥物后的第三大類型藥物。

多種核酸藥物技術(shù)路線齊驅(qū)并進(jìn)。核酸藥物的研發(fā)也分為多種技術(shù)路線，包括ASO、siRNA、Aptamer、miRNA、mRNA、saRNA、sgRNA、U1 snRNA等。1）ASO是單鏈結(jié)構(gòu)，經(jīng)過化學(xué)修飾可以有效改善其穩(wěn)定性、免疫原性、半衰期等性質(zhì)，且其呈兩性分子（親水和親脂），對遞送系統(tǒng)的依賴程度相對較低，可以以裸露核酸的方式進(jìn)行給藥，目前已經(jīng)獲批的13款核酸藥物中有7款均為ASO類藥物。2）siRNA是目前核酸藥物的研究熱點(diǎn)之一，其通過RISC誘導(dǎo)基因沉默的發(fā)生，遞送系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展較大的促進(jìn)了siRNA藥物的發(fā)展，目前已經(jīng)4款siRNA藥物獲批，多款有望成為重磅藥物的siRNA藥物已經(jīng)公布臨床數(shù)據(jù)。3）mRNA疫苗的研發(fā)受到衛(wèi)生事件影響在近期受到了較多關(guān)注，并取得了較大的進(jìn)展，2款mRNA疫苗已經(jīng)獲得FDA的EUA，同時(shí)，基于mRNA路線的蛋白替代療法也在探索之中。此外，Aptamer、miRNA、saRNA、sgRNA、U1 snRNA等類別的核酸藥物的研發(fā)均在較快的進(jìn)行中。

藥物研發(fā)失敗，臨床試驗(yàn)發(fā)生較大的安全性問題，技術(shù)升級(jí)更新迭代風(fēng)險(xiǎn)。

mRNA疫苗的研發(fā)受到關(guān)注。發(fā)生衛(wèi)生事件之后，mRNA疫苗的開發(fā)受到較多關(guān)注。mRNA-1273是全球首個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)的疫苗之一，從公布基因序列到制成首批樣品僅花了27天，其III期臨床的最終分析數(shù)據(jù)顯示對衛(wèi)生事件的保護(hù)效力為94%，對重癥患者的保護(hù)效力為100%。BioNTech的mRNA疫苗BNT162b2是全球第一個(gè)公布III期臨床結(jié)果的疫苗，其最終分析數(shù)據(jù)顯示的保護(hù)效力為95%，對65歲以上人群的保護(hù)效力也達(dá)到了94%以上。同時(shí)，在癌癥治療領(lǐng)域，mRNA疫苗同樣具備潛力，Moderna(MRNA.US)于11月11日宣布其個(gè)性化癌癥疫苗mRNA-4157在與K藥聯(lián)用的I期臨床中對頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的ORR達(dá)到50%，DCR達(dá)到90%。衛(wèi)生事件的發(fā)生、mRNA疫苗的研發(fā)較大地提升了投資者對mRNA疫苗的關(guān)注度，全球三大mRNA疫苗研發(fā)商均在股票市場取得了較好的表現(xiàn)。

圖表：Moderna、BioNTech、CureVac上市后股價(jià)

資料來源：wind，中金公司研究部

除mRNA外，核酸藥物的研發(fā)也在近年取得較多關(guān)注。2018年，全球第一款siRNA藥物（Patisiran）獲批，是第一個(gè)采用LNP遞送系統(tǒng)的核酸藥物；近年核酸藥物的上市速度也呈加快趨勢，2018-2020年共有4款siRNA藥物、3款A(yù)SO藥物獲批（FDA和EMA）。此外，Aptamer、miRNA等領(lǐng)域也都有較多藥物正處于臨床階段。

核酸藥物領(lǐng)域的交易也在活躍進(jìn)行。近年，核酸藥物領(lǐng)域的并購交易以及產(chǎn)品授權(quán)引進(jìn)的案例也在活躍進(jìn)行。2019年，Novartis以97億美元的估值收購了The Medicine Company，主要獲得一款I(lǐng)nclisiran產(chǎn)品的權(quán)益；同年，Roche以2億美元首付款和14.7億美元的里程碑付款加銷售分成lincense-in了Dicerna一款處于I期臨床的治療慢性乙肝的藥物；Pfizer以2.5億美元首付款和13億美元里程碑和雙位數(shù)銷售分成引進(jìn)了Akcea的一款處于II期臨床的治療心血管和代謝性疾病的藥物；同時(shí)近年也發(fā)生了多款心血管和代謝性疾病、乙肝等領(lǐng)域的交易案例。

圖表：近年核酸藥物交易案例

資料來源：公司官網(wǎng)，Capital IQ，中金公司研究部

核酸藥物的研究和發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了較長的歷程。mRNA作為遺傳信息傳遞的載體于1961年被發(fā)現(xiàn)，其由DNA轉(zhuǎn)錄而來并指導(dǎo)蛋白質(zhì)的翻譯；1978年哈佛大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)用一段互補(bǔ)的核苷酸鏈可以抑制RSV病毒的復(fù)制活動(dòng)，即ASO（antisense oligonucleotide，反義核酸）的概念；1990年Science和Nature分別報(bào)道了在體外篩選出可以與目標(biāo)蛋白分子親和力較強(qiáng)的RNA鏈（RNA aptamer，RNA適配體），同年發(fā)現(xiàn)在給小鼠體內(nèi)注射mRNA可以使其表達(dá)相應(yīng)的蛋白；1998年第一款A(yù)SO藥物獲批，同年RNAi（RNA interference，RNA干擾）的作用機(jī)理被揭示；2004年第一款RNA aptamer藥物獲批；2018年第一款基于RNAi的藥物siRNA（small interfering RNA）獲批。

核酸藥物的研發(fā)經(jīng)歷過低谷。核酸藥物的研發(fā)過程并非一帆風(fēng)順，外源的核酸藥物想要進(jìn)入體內(nèi)發(fā)揮作用需要克服多重阻礙：1）不穩(wěn)定，且易被體內(nèi)的核酸酶降解；2）核酸分子具有免疫原性，會(huì)激活人體免疫系統(tǒng)的反應(yīng)；3）核酸藥物分子結(jié)構(gòu)較大，且?guī)в胸?fù)電荷，穿透細(xì)胞膜的難度較高；4）核酸分子進(jìn)入細(xì)胞后需要從內(nèi)吞體中逃逸至細(xì)胞質(zhì)中（endosome escape）。2010年前后核酸藥物因?yàn)槊庖咴院瓦f送系統(tǒng)的問題屢遭挫折，Novartis和Roche中止了和Alnylam的合作，Pfizer和Abbott中止了RNA藥物的研究項(xiàng)目，2012年EMA由于肝臟和心血管的副作用拒絕了Mipomersen的上市申請，MSD于2014年將Sirna以低于原收購價(jià)的價(jià)格出售給Alnylam。

關(guān)鍵技術(shù)的突破促進(jìn)核酸藥物的發(fā)展。鑒于核酸藥物在體內(nèi)遞送過程中遇到的局限，多種措施被應(yīng)用以嘗試解決上述問題，其中較為重要的是核苷酸的化學(xué)修飾和遞送系統(tǒng)的應(yīng)用，通過對核苷酸進(jìn)行化學(xué)修飾可以提高核酸分子的穩(wěn)定性并降低其免疫原性，遞送系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展在使得避免核酸藥物被核酸酶降解的同時(shí)提升其進(jìn)入細(xì)胞的效率。關(guān)鍵技術(shù)的突破和持續(xù)不斷的研究使得核酸藥物產(chǎn)業(yè)繼續(xù)蓬勃發(fā)展。

圖表：核酸藥物發(fā)展歷程

資料來源：PubMed，F(xiàn)DA，公司官網(wǎng)，中金公司研究部

小分子化藥和抗體藥物通過與靶點(diǎn)蛋白結(jié)合發(fā)揮治療作用，但可成藥的靶點(diǎn)蛋白數(shù)量有限。自上世紀(jì)80年代后，基于靶點(diǎn)的新藥研發(fā)逐漸展開，并發(fā)現(xiàn)了大量的新藥；傳統(tǒng)的小分子化藥和抗體藥物均是通過與靶點(diǎn)蛋白結(jié)合而發(fā)揮藥理作用，靶點(diǎn)蛋白可以是酶、受體、離子通道等。盡管小分子化藥有易生產(chǎn)、可口服給藥、藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)更佳、易通過細(xì)胞膜等優(yōu)勢，但是其研發(fā)受到靶點(diǎn)可成藥性（druggable，與靶點(diǎn)蛋白是否有合適的口袋結(jié)構(gòu)、大小、深淺、極性等有關(guān)）的限制；據(jù)Nature 2018的一篇文章報(bào)道[1]，人類基因組編碼的~20,000種蛋白質(zhì)中，僅有3,000種是可以成藥的，且只有700種有相應(yīng)的藥物研發(fā)出來（以小分子化藥為主）。

圖表：人類基因組所編碼的蛋白質(zhì)靶點(diǎn)開發(fā)程度分布

注：GPCR, G protein-coupled receptor；1包括40種轉(zhuǎn)錄因子；. 2 不包括激酶

資料來源：PubMed，中金公司研究部

抗體類藥物可作用的靶點(diǎn)位置受到限制。在小分子藥物之后，以抗體藥物為主的生物藥逐漸出現(xiàn)，與小分子化藥相比，抗體藥物可作用的靶點(diǎn)蛋白種類更多，且可通過蛋白質(zhì)工程技術(shù)提升其親和性降低毒性等。但是抗體類藥物擁有分子結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、生產(chǎn)成本更高、通常需通過注射給藥等劣勢，并且抗體藥物通常只能與細(xì)胞膜表面或細(xì)胞外的蛋白質(zhì)發(fā)揮作用，使得其應(yīng)用受到一定限制。

相比之下，核酸類藥物擁有明顯的優(yōu)勢。核酸類藥物可基于堿基互補(bǔ)原理對表達(dá)相關(guān)蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行調(diào)節(jié)，如ASO、siRNA、miRNA、saRNA等，而非與靶點(diǎn)蛋白質(zhì)進(jìn)行結(jié)合，且通過合適的遞送系統(tǒng)可使其進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，因此核酸藥物可避免傳統(tǒng)小分子化藥和抗體類藥物面臨的不可成藥靶點(diǎn)的限制問題，而且對胞內(nèi)外和細(xì)胞膜蛋白均可發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。同時(shí)，多數(shù)核酸類藥物的作用基礎(chǔ)是堿基互補(bǔ)配對原則，只需知道靶基因的堿基序列，核酸藥物的序列設(shè)計(jì)就十分容易，化學(xué)修飾和遞送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與序列的設(shè)計(jì)是相對獨(dú)立的；相比之下，小分子和抗體藥物的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化過程中，對活性、PKPD等性質(zhì)的優(yōu)化均需要對結(jié)構(gòu)做改動(dòng)，需要花費(fèi)大量的工作。

此外，核酸藥物擁有更廣的作用范圍。在哺乳動(dòng)物的基因組中，約70%-90%的DNA會(huì)被轉(zhuǎn)錄為RNA，但并非所有的RNA均會(huì)被翻譯成蛋白質(zhì)，存在很多非編碼RNA（non-coding RNA），實(shí)際上，只有不足3%的DNA會(huì)最終表達(dá)為蛋白質(zhì)，而非編碼RNA在生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。

核酸藥物發(fā)揮作用需要克服重重阻礙。外源核酸藥物想要進(jìn)入體內(nèi)發(fā)揮作用，需要克服重重阻礙，這些阻礙曾經(jīng)也使得核酸藥物的研發(fā)遇到難題，但隨著新技術(shù)的發(fā)展，部分難題已經(jīng)有較好的解決辦法，其中化學(xué)修飾和遞送系統(tǒng)技術(shù)的突破對核酸藥物的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

圖表：遞送難題及解決辦法

資料來源：PubMed，中金公司研究部

化學(xué)修飾：改善核酸藥物的穩(wěn)定性和免疫原性

化學(xué)修飾可增強(qiáng)核酸藥物的穩(wěn)定性和降低免疫原性。由于核酸的不穩(wěn)定性以及人體內(nèi)存在很多核酸酶，外源的核酸進(jìn)入人體后很容易被降解，且易通過腎臟清除，半衰期較短；同時(shí)外源的核酸分子具有免疫原性，會(huì)引起人體的免疫反應(yīng)；而對核苷酸進(jìn)行的化學(xué)修飾可改善上述問題，包括對核糖、磷酸骨架、堿基以及核酸鏈末端等。

? 磷酸骨架：磷酸骨架最常用的化學(xué)修飾是硫代磷酸，即將核苷酸中磷酸骨架中的一個(gè)非橋氧用硫進(jìn)行替代，PS改造基本不影響核酸藥物的活性，但可以抵抗核酸酶的降解，而且該改造可增強(qiáng)其與血漿蛋白的結(jié)合能力，降低腎臟清除速率，提高半衰期。PS是第一代ASO藥物中常見的化學(xué)修飾，現(xiàn)在依然經(jīng)常在核酸藥物中使用。但經(jīng)過PS改造后，核酸藥物與互補(bǔ)核苷酸鏈的親和力會(huì)變差，因此需要后續(xù)的化學(xué)修飾來改善。

? 核糖：第二代的化學(xué)修飾主要集中在核糖的結(jié)構(gòu)中，對核糖結(jié)構(gòu)中2位的羥基/氫進(jìn)行改造，常見的改造包括2’-OME（在siRNA中應(yīng)用較少）、2’-OMe、2’-F，這些改造可進(jìn)一步增強(qiáng)對核酸酶的抵抗，并可以增強(qiáng)其與互補(bǔ)核苷酸鏈的結(jié)合能力。

? 核糖五元環(huán)改造：對核糖的五元環(huán)進(jìn)行改造被稱為第三代的化學(xué)修飾，包括LNA（locked nucleic acid）、PNA（peptide nucleic acid）、PMO（phosphoroamidate morpholino oligomer），這些改造可以進(jìn)一步增強(qiáng)核酸藥物對核酸酶的抵抗、提高親和力和特異性等。由于PNA和PMO為電荷中性，其與血漿蛋白結(jié)合能力較弱，因此容易被清除，半衰期較短，但其可以與一些基團(tuán)共價(jià)結(jié)合以提高核酸藥物進(jìn)入細(xì)胞的效率，包括脂類、肽類、適配體、抗體以及GalNAc等。

? 堿基：核酸藥物對堿基改造的耐受性較差，但對堿基的改造也在嘗試中，如胞嘧啶甲基化可提高其解鏈溫度（melting temperature），其已經(jīng)被應(yīng)用在ASO藥物的設(shè)計(jì)之中。

? 末端改造：為避免核苷酸鏈被核酸外切酶降解，需要對核苷酸鏈末端進(jìn)行保護(hù)，包括3’端添加反式胸苷（inverted thymidine），或者在末端添加軟脂酸或偶聯(lián)芳香化合物。

圖表：核苷酸化學(xué)修飾

資料來源：PubMed，中金公司研究部

遞送系統(tǒng)：提高細(xì)胞攝取效率

遞送系統(tǒng)可提高核酸藥物進(jìn)入細(xì)胞的效率。盡管化學(xué)修飾可以改善核酸藥物的穩(wěn)定性和免疫原性，核酸藥物需進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)才可以發(fā)揮作用，由于核酸藥物分子量較大且通常帶負(fù)電荷，因此被細(xì)胞攝取的效率和內(nèi)吞體逃逸的效率比較低，因此需借助遞送系統(tǒng)的力量。遞送系統(tǒng)可分為病毒載體和非病毒載體，病毒載體在基因治療中應(yīng)用較多，但由于其免疫原性、致瘤性、和有限的載藥量（loading capacity）使得其在核酸藥物中應(yīng)用相對較少；而非病毒載體應(yīng)用相對更多，如聚合物類（polymer）、脂質(zhì)類（liposome或LNP）；且可以將核酸藥物與特定的配體結(jié)合使其能夠靶向特定的細(xì)胞，如GalNAc、多肽、抗體等。

圖表：核酸藥物的遞送系統(tǒng)

資料來源：PubMed，中金公司研究部

? 聚合物類：聚合物類遞送系統(tǒng)也常用于藥物遞送，陽離子聚合物可中和核酸藥物的負(fù)電荷以提升進(jìn)入細(xì)胞的效率，聚合物可以進(jìn)行多種化學(xué)改造，而且可以與多種藥物或配體兼容（compatibility）。聚合物可以做成線狀或分枝狀，PEI（polyethyleneimine）被應(yīng)用于siNRA藥物的遞送。

? 脂質(zhì)類：是目前核酸藥物中研究應(yīng)用最多的遞送系統(tǒng)之一，且已經(jīng)有使用脂質(zhì)納米顆粒遞送系統(tǒng)的核酸藥物獲批，根據(jù)其性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同其可以分為脂質(zhì)體（liposome）、脂質(zhì)納米顆粒（LNP，lipid nanoparticle）等，目前研究中用的較多的包括含有可離子化脂質(zhì)的LNP等。

? 含可離子化脂質(zhì)（ionizable cationic lipids）的LNP：含陽離子脂質(zhì)的LNP的一個(gè)缺陷是會(huì)激起人體的免疫反應(yīng)并會(huì)快速在血漿中被清除，為應(yīng)付上述問題，可離子化的脂質(zhì)納米顆粒被開發(fā)出來，可離子化的脂質(zhì)納米顆粒在體液環(huán)境保持電荷中性，因此避免了被清除和過度激活人體免疫反應(yīng)，當(dāng)進(jìn)入內(nèi)吞體并被酸化時(shí)，可以離子化提高內(nèi)吞體逃逸的效率。

圖表：可離子化的脂質(zhì)納米顆粒結(jié)構(gòu)

資料來源：PubMed，中金公司研究部

? 核酸偶聯(lián)遞送：盡管脂質(zhì)類遞送系統(tǒng)促進(jìn)了核酸藥物的發(fā)展，脂質(zhì)類遞送系統(tǒng)體積較大，更容易進(jìn)入肝、腎的空隙較大的組織，且依然會(huì)有免疫原性，有時(shí)需與糖皮質(zhì)激素類藥物同時(shí)使用。核酸偶聯(lián)遞送是指將核酸藥物與遞送材料偶聯(lián)，如膽固醇、多肽、抗體、核酸適配體或小分子結(jié)構(gòu)等，利用遞送材料的性質(zhì)將核酸藥物送至細(xì)胞內(nèi)。

圖表：核酸偶聯(lián)遞送系統(tǒng)

資料來源：PubMed，中金公司研究部

GalNAc是目前常用的核酸偶聯(lián)遞送系統(tǒng)之一。與脂質(zhì)類載體相比，核酸偶聯(lián)物分子量相對較小，因此體內(nèi)生物分布的性質(zhì)更佳，而且通過偶聯(lián)物的設(shè)計(jì)可以使其靶向特定的組織和細(xì)胞，同時(shí)采用對酸敏感的linker設(shè)計(jì)可以使核酸偶聯(lián)物在通過內(nèi)吞體進(jìn)入細(xì)胞之后與偶聯(lián)物脫離。其中GalNAc是目前應(yīng)用較為成功技術(shù)之一，已經(jīng)有3款基于GalNAc技術(shù)的核酸藥物獲得FDA或EMA的批準(zhǔn)。

圖表：GalNAc結(jié)構(gòu)

資料來源：PubMed，中金公司研究部

圖表：GalNAc技術(shù)原理

資料來源：PubMed，中金公司研究部

除脂質(zhì)體和核酸偶聯(lián)遞送系統(tǒng)之外，外泌體（exosome）、SNA（spherical nucleic acids）、DNA nanostructures等新型的遞送技術(shù)均在探索之中。

內(nèi)吞體逃逸：仍面臨著瓶頸

核酸藥物的遞送最終都面臨著內(nèi)吞體逃逸的問題。無論是裸露的核酸藥物，還是脂質(zhì)體遞送系統(tǒng)，又或是偶聯(lián)遞送系統(tǒng)，最終都是以內(nèi)吞體的形式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)；核酸藥物需要在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮作用，但核酸藥物以內(nèi)吞體進(jìn)入細(xì)胞后，多數(shù)被“困”在內(nèi)吞體內(nèi)最終被降解，而無法順利從內(nèi)吞體中釋放至細(xì)胞質(zhì)中（體外試驗(yàn)顯示1-2%的核酸藥物能夠進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，體內(nèi)試驗(yàn)不足0.1%）。

內(nèi)吞體逃逸仍面臨著瓶頸。盡管GalNAc遞送技術(shù)的發(fā)現(xiàn)使得靶向肝臟的核酸藥物的遞送得到了較好的解決，但是其他組織中尚未發(fā)現(xiàn)與ASGPR類似表達(dá)量和循環(huán)利用速度的受體，因此需要其它方法來解決內(nèi)吞體逃逸的問題。小分子藥物（如氯喹等）在裂解包含核酸藥物的內(nèi)吞體的同時(shí)，也會(huì)裂解其他內(nèi)吞體，從而產(chǎn)生毒性；Arrowhead曾嘗試用蜂毒素（melittin peptide），但由于其本身的毒性而被擱置；其它在嘗試的辦法包括在遞送系統(tǒng)中加入對pH敏感的聚合物或脂質(zhì)體、CPP（cell penetrating peptide）等。

核酸藥物有望成為繼小分子化藥和抗體藥物后的第三大類型藥物。隨著臨床的推進(jìn)和相關(guān)技術(shù)的成熟，近年核酸藥物獲批速度明顯加快，且目前眾多不同種類核酸藥物正在進(jìn)入或已經(jīng)在不同的臨床階段，其適應(yīng)癥也在更加廣泛化，甚至治愈部分疾??；我們預(yù)計(jì)，隨著更多困難被克服，將會(huì)有更多核酸藥物得到臨床應(yīng)用，我們預(yù)計(jì)核酸藥物有望成為繼小分子化藥和抗體藥物后的第三大類型藥物。

挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。核酸藥物的研發(fā)也面臨著挑戰(zhàn)，目前已經(jīng)獲批的藥物的適應(yīng)癥多與肝臟等核酸藥物容易聚集的組織相關(guān)（low-hanging fruit）或進(jìn)行局部遞送給藥，未來應(yīng)該通過遞送技術(shù)的改進(jìn)將其擴(kuò)展至核酸藥物更難到達(dá)的組織，以進(jìn)一步擴(kuò)展其適應(yīng)癥范圍；而且目前核酸藥物在細(xì)胞攝取效率、靶向遞送、內(nèi)吞體逃逸等方面仍面臨著瓶頸，我們預(yù)計(jì)上述問題的改善將會(huì)引導(dǎo)核酸藥物的發(fā)展進(jìn)入新的階段。

ASO是核酸藥物的重要領(lǐng)域之一。ASO（antisense oligonucleotides，反義寡核苷酸，也簡稱為AON）是一種單鏈、寡核苷酸，通常包含15-25個(gè)核苷酸，ASO通過堿基配對原則與其互補(bǔ)的RNA結(jié)合，可以調(diào)節(jié)靶RNA的功能。ASO的作用自1978年被發(fā)現(xiàn)之后，其研究不斷進(jìn)步，目前成為核酸藥物的重要領(lǐng)域之一，目前已經(jīng)獲批的13款核酸藥物中有7款均為ASO類藥物。

ASO作用機(jī)理多樣。1）ASO與其互補(bǔ)的RNA結(jié)合后，可以招募RNAse H（一種核糖核酸內(nèi)切酶）對靶RNA進(jìn)行降解；2）ASO可以與mRNA的起始翻譯位點(diǎn)結(jié)合，導(dǎo)致mRNA無法翻譯；3）ASO可以通過與miRNA結(jié)合抑制miRNA的功能（anti-miRs）；4）ASO與pre-mRNA結(jié)合后，可以改變剪接體（spliceosome）對pre-mRNA的剪接位置。

多種化學(xué)修飾措施改善了ASO的缺陷。ASO起初的形式是未經(jīng)過化學(xué)修飾的RNA或DNA，盡管展示了初步的效果，但也有明顯缺陷，包括容易被降解、親和力較弱、脫靶毒性、帶有負(fù)電荷導(dǎo)致無法有效穿透細(xì)胞膜、無法與血漿蛋白結(jié)合導(dǎo)致腎臟清除速率較快。為了克服上述缺陷，多種核苷酸化學(xué)修飾最終被成功應(yīng)用（見前述章節(jié)）。

ASO對遞送系統(tǒng)的依賴相對較低。ASO為單鏈寡核苷酸，經(jīng)過一定的化學(xué)修飾之后，其在體內(nèi)的穩(wěn)定性、免疫原性、半衰期等均有所改善，并且呈兩性分子（親水和親脂），因此在體內(nèi)的生物分布和細(xì)胞攝取方面均相對更有優(yōu)勢，因此其也可以通過裸露的方式進(jìn)行遞送，對遞送系統(tǒng)的依賴程度相對較低。

多款A(yù)SO藥物已經(jīng)獲批。目前已經(jīng)7款A(yù)SO藥物已經(jīng)獲得FDA或EMA批準(zhǔn)上市：

圖表：已上市ASO藥物

注：數(shù)據(jù)更新于2020年底

資料來源：PubMed，F(xiàn)DA，中金公司研究部

? Fomivirsen：第一款A(yù)SO是1998年FDA批準(zhǔn)的用于治療艾滋病患者的巨細(xì)胞病毒視網(wǎng)膜炎（cytomegalovirus retinitis）的Fomivirsen，其通過與特定mRNA（IE2）的結(jié)合可以抑制CMV部分蛋白（調(diào)節(jié)病毒基因表達(dá)的蛋白）的表達(dá)，從而抑制CMV的復(fù)制。Fomivirsen為21個(gè)核苷酸的單鏈DNA，采用了第一代的PS化學(xué)修飾，為裸露的DNA，未使用專門的遞送系統(tǒng)，通過玻璃體內(nèi)局部注射給藥。一項(xiàng)開放的臨床試驗(yàn)顯示其可以將疾病的無進(jìn)展時(shí)間延長至80天。后來高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法（Highly Active Anti-Retroviral Therapy）的出現(xiàn)大幅降低了患者的數(shù)量，因此Novartis于2002和2006年分別取消了其在歐洲和美國的市場授權(quán)。

? Mipomersen：Mipomersen于2013年獲得FDA批準(zhǔn)用于降低純合子型家族性高膽固醇血癥(HoFH)患者的LDL-C、apo B、TC、non-HDL-C，其通過與Apo b-100 mRNA結(jié)合而抑制ApoB-100蛋白（載脂蛋白）的表達(dá)，從而降低LDL-C（low-density lipoprotein cholesterol）、VLDL等。Mipomersen為20個(gè)核苷酸長度，采用了PS和2’MOE的化學(xué)修飾，為裸露的寡核苷酸，通過皮下注射給藥，其51例的III期臨床結(jié)果顯示可以顯著降低LDL-C、ApoB-100、TC、non-HDL-C等指標(biāo)，并可以提升HDL-C。但其肝臟副反應(yīng)、流感樣癥狀、注射部位疼痛等副作用使其在臨床中的使用受到一定限制，其肝臟毒性在說明書中被加了黑框警告（black-box warnings）。

圖表：Mipomersen臨床結(jié)果

注：此表顯示KYNAMRO作為add-on therapy的效果。* 治療結(jié)束是指最后一次KYNAMRO給藥后繼續(xù)觀察兩周

資料來源：FDA，中金公司研究部

? Eteplirsen：Eteplirsen是第一款獲批的使用PMO改造的核酸藥物，于2016年獲得FDA批準(zhǔn)用于治療DMD（duchenne muscular dystrophy），DMD是由于基因缺陷導(dǎo)致全身性肌肉進(jìn)行性退化，Eteplirsen通過改變pre-mRNA的剪切位置（外顯子51跳躍）使患者產(chǎn)生具有部分功能的抗肌營養(yǎng)不良蛋白（dystrophin protein），從而改善患者的癥狀。Eteplirsen為單鏈DNA，30個(gè)核苷酸長度，采用了PMO化學(xué)修飾，其也為裸露的寡核苷酸，通過靜脈輸注給藥。Eteplirsen的獲批也引起較大的爭議，F(xiàn)DA是用加速審評批準(zhǔn)了該藥物的上市，批準(zhǔn)其上市是基于12個(gè)病人的臨床試驗(yàn)，主要臨床終點(diǎn)為替代終點(diǎn)且改善幅度有限（患者體內(nèi)抗肌營養(yǎng)不良蛋白的水平從正常人的0.16%提升至0.44%），6分鐘步行試驗(yàn)的結(jié)果與安慰劑組并沒有顯著差異；隨后隨訪3年的數(shù)據(jù)顯示其可以顯著減緩患者6 分鐘步行試驗(yàn)得分的下降速度。

圖表：Eteplirsen 臨床結(jié)果

資料來源：PubMed，中金公司研究部

圖表：Eteplirsen 銷售額

資料來源：PubMed，中金公司研究部

? Nusinersen：Nusinersen于2016年獲得FDA批準(zhǔn)用于治療SMA（spinal muscular atrophy），SMA是由SMN1基因突變無法產(chǎn)生足夠的SMN蛋白，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元變性，患者近端肢體和軀干表現(xiàn)為進(jìn)行性、對稱性肌無力和肌萎縮，Nusinersen通過與SMN2 mRNA基因結(jié)合，保護(hù)其不被截?cái)?，使患者產(chǎn)生更多的SMN蛋白，從而改善癥狀。Nusinersen也為裸露的寡核苷酸，為18個(gè)核苷酸長度，其采用了PS和2’MOE的化學(xué)改造，通過髓鞘內(nèi)注射給藥，III期臨床study 1結(jié)果顯示其對改善嬰幼兒期發(fā)病的患者的運(yùn)動(dòng)功能和生存狀況均有效，III期臨床study 2結(jié)果顯示其可顯著改善遲發(fā)性患者的運(yùn)動(dòng)功能。該藥物上市之后的銷售情況表現(xiàn)不錯(cuò)，2019年實(shí)現(xiàn)銷售額21億美元。

圖表：Nusinersen臨床結(jié)果

注：表1：? 在第183、302、394天進(jìn)行評估；? 根據(jù)HINE第2部分的運(yùn)動(dòng)指標(biāo)改善。表3：* 根據(jù)至少接受過一劑SPINRAZA/安慰劑的人群進(jìn)行評估。

資料來源：FDA，中金公司研究部

? Inotersen：Inotersen用于治療成人的hATTR（hereditary transthyretin-mediated amyloidosis），于2018年獲得FDA批準(zhǔn)，hATTR是一種罕見的遺傳性神經(jīng)疾病，患者TTR淀粉樣變形并沉積在全身多個(gè)器官和組織，TTR淀粉樣沉積物的逐漸積累會(huì)導(dǎo)致感覺、運(yùn)動(dòng)和自主神經(jīng)功能障礙。Inotersen的原理為通過與野生型和突變型的TTR mRNA結(jié)合，從而抑制TTR蛋白的生成，降低TTR淀粉樣變性的積累。Inotersen也為裸露的寡核苷酸，20個(gè)核苷酸的長度，通過皮下注射給藥，III期臨床結(jié)果顯示患者的神經(jīng)功能和生活質(zhì)量均可從其治療中獲益。但其血小板減少癥和腎小球腎炎的副作用在說明中被加了黑框警告（black-box warnings）。

? Golodirsen：Golodirsen也用于治療DMD，和Eteplirsen同為Sarepta公司的產(chǎn)品。與Eteplirsen類似，Golodirsen采用的也是PMO的化學(xué)改造，其也為通過改變mRNA的剪接位置從而產(chǎn)生截短但仍具有功能的抗肌營養(yǎng)不良蛋白，只是其作用位點(diǎn)為外顯子53。Golodirsen同樣采用裸露寡核苷酸的設(shè)計(jì)，為25個(gè)核苷酸的長度，通過靜脈輸注給藥，F(xiàn)DA也是用加速審評批準(zhǔn)了Golodirsen的上市，該II期臨床入組了25個(gè)病人，主要臨床終點(diǎn)為替代終點(diǎn)（抗肌營養(yǎng)不良蛋白水平），臨床結(jié)果顯示其可以提高患者體內(nèi)的抗肌營養(yǎng)不良蛋白的表達(dá)量，治療48周后從基線的0.10%（相對于健康人的水平）提升至1.02%。

? Volanesorsen：Volanesorsen用于治療FCS（familial chylomicronemia syndrome，家族性高乳糜微粒血癥），于2019年獲得EMA批準(zhǔn)上市，其通過抑制Apolipoprotein (ApoC-III)的生成來調(diào)節(jié)甘油三酯的代謝，III期臨床結(jié)果顯示其可以顯著降低患者空腹甘油三酯的水平。但其會(huì)產(chǎn)生血小板降低的副作用，因此需要在治療過程中對患者血小板水平進(jìn)行監(jiān)測。

圖表：Volanesorsen臨床結(jié)果

資料來源：FDA，中金公司研究部

眾多ASO藥物在研發(fā)中。鑒于多項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展使得ASO藥物性質(zhì)有較大幅度改善，且多款A(yù)SO藥物取得成功，ASO藥物的研發(fā)正在如火如荼的進(jìn)行，除上述已經(jīng)獲批的產(chǎn)品外，尚有多款A(yù)SO藥物在研發(fā)中。

圖表：在研ASO藥物

注：數(shù)據(jù)更新于2020年

資料來源：PubMed，中金公司研究部

? ION449/ AZD8233：近期Ionis和AstraZeneca共同開發(fā)的一款可降低LDL-C的ASO藥物近期公布了I期臨床數(shù)據(jù)，ION449/ AZD8233包含16個(gè)核苷酸，進(jìn)行了化學(xué)修飾，與GalNAc進(jìn)行了偶聯(lián)，使得其能夠靶向進(jìn)入肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞，ION449/ AZD8233能夠與PCSK9 mRNA結(jié)合，減少PCSK9的合成，PCSK9可以與LDL的受體結(jié)合誘導(dǎo)LDL受體的降解，從而提升血液循環(huán)中LDL-C的水平，降低PCSK9的合成即能降低體內(nèi)LDL-C的水平。該產(chǎn)品的I期臨床共入組了56個(gè)病人，根據(jù)劑量4-120 mg分為8組，結(jié)果顯示，其安全性和耐受性良好，未發(fā)生SAE，血漿半衰期2-3周，其能夠降低體內(nèi)PCSK9和LDL-C的水平，并呈現(xiàn)劑量效應(yīng)關(guān)系，最高可分別降低＞90%PCSK9和70% LDL-C。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)探索了口服給藥的可行性，發(fā)現(xiàn)兔子/狗的肝臟生物利用度可達(dá)到5%/7%。

圖表：ION449/ AZD8233 I期臨床數(shù)據(jù)

資料來源：PubMed，中金公司研究部

? IONIS-PTP-1BRx：Ionis曾研發(fā)一款針對II型糖尿病的反義核酸藥物，IONIS-PTP-1BRx；該藥物通過抑制PTP-1B（protein tyrosine phosphatase 1B）蛋白的合成而增強(qiáng)組織對胰島素的敏感性；其在II期臨床探索了其（200mg，每周1次）對使用二甲雙胍±磺脲類藥物無法有效控制血糖的肥胖的糖尿病患者的安全性和有效性，結(jié)果顯示其可以顯著降低患者體內(nèi)的糖化血紅蛋白水平以及降低體重。

圖表：IONIS-PTP-1BRx II期臨床結(jié)果

資料來源：PubMed，中金公司研究部

? IONIS-GCGRRx：IONIS-GCGRRx 是Ionis研發(fā)的另一款治療II型糖尿病的藥物，該藥物共20個(gè)核苷酸，采用了PS和2’MOE的化學(xué)修飾，該藥物通過靶向GCGR mRNA抑制GCGR（glucagon receptor）的生成，glucagon（胰高血糖素）是通過與細(xì)胞的GCGR結(jié)合而發(fā)揮作用。其II期臨床結(jié)果顯示在二甲雙胍無法有效控制血糖的人群中，其每周給藥一次可以顯著降低患者的糖化血紅蛋白水平。

圖表：IONIS-GCGRRx II期臨床結(jié)果

注：藍(lán)色三角表示給藥日期，灰色背景為給藥階段，白色背景為停藥階段

資料來源：PubMed，中金公司研究部

? IONIS-HBVRx/ GSK3228836：IONIS-HBVRx 是一款裸露的ASO藥物，采用了2’MOE的化學(xué)修飾，可以靶向所有的HBV RNA，抑制乙肝病毒感染人體細(xì)胞和復(fù)制過程中相關(guān)蛋白質(zhì)的生成，用于治療乙肝病毒感染。其在一項(xiàng)II期臨床中，在未接受任何治療的慢性乙型肝炎患者中，其與恩替卡韋獲替諾福韋聯(lián)用，在IONIS-HBVRx給藥6次后（4周內(nèi)），患者體內(nèi)HBsAg和HBV DNA明顯降低，HBsAg降低可以維持至最后一次給藥后的~3個(gè)月。

siRNA是核酸藥物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。自1998年RNAi的機(jī)理被揭示之后，RNAi藥物的研發(fā)在過去20余年中經(jīng)歷了快速的發(fā)展，而后發(fā)現(xiàn)較短的雙鏈RNA即可在動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)揮基因沉默作用，所以被稱為siRNA，通常20-25對核苷酸的長度，是目前核酸藥物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，2018年和2019年分別有1款siRNA藥物獲批，2020年2款siRNA藥物獲批，眾多siRNA藥物在研發(fā)中。

siRNA通過RISC誘導(dǎo)基因沉默的發(fā)生。外源的siRNA進(jìn)入細(xì)胞之后與RNAi相關(guān)的酶TRBP、Dicer和Ago結(jié)合形成RLC（RISC-loading complex），隨后siRNA雙鏈結(jié)構(gòu)中的sense strand脫離，anti-sense strand和可與其互補(bǔ)的mRNA結(jié)合形成RISC（RNA-induced silence complex），RISC中的mRNA被Ago 切斷從而誘導(dǎo)基因沉默（gene silencing）。

siRNA更需要化學(xué)修飾和遞送系統(tǒng)。siRNA為雙鏈結(jié)構(gòu)，分子量相比ASO更大，且呈親水性，與血漿蛋白結(jié)合能力較弱導(dǎo)致清除速率較快，因此更需要合適的遞送系統(tǒng)和化學(xué)修飾改善其在體內(nèi)藥代藥動(dòng)及生物分布的性質(zhì)。已上市的4款siRNA藥物采用了LNP或GalNAc的遞送系統(tǒng)。

已有4款siRNA藥物獲批。目前已經(jīng)有4款siRNA藥物獲得FDA或EMA批準(zhǔn)上市：

圖表：已獲批siRNA藥物

注：數(shù)據(jù)更新于2020年底

資料來源：PubMed，F(xiàn)DA，中金公司研究部

? Patisiran：Patisiran是2018年獲批的第一款siRNA藥物，治療成人hATTR，與ASO藥物Inotersen適應(yīng)癥相同，均在2018年獲批，其原理是與表達(dá)野生型和突變型TTR的mRNA結(jié)合誘導(dǎo)基因沉默，減少TTR蛋白的產(chǎn)生，從而改善TTR淀粉樣變性的累積。Patisiran為21對（19+2）核苷酸的長度，采用了2’OMe的化學(xué)修飾，并采用LNP的遞送系統(tǒng)，III期臨床結(jié)果顯示使用Patisiran 18個(gè)月，相比于與安慰劑，可以顯著改善患者的神經(jīng)功能、生活質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)功能。由于需要控制相關(guān)不良反應(yīng)的發(fā)生，因此使用Patisiran前需要使用糖皮質(zhì)激素、對乙酰氨基酚以及抗組胺劑。其上市的第二個(gè)年度，2019年實(shí)現(xiàn)了1.7億美元的銷售額。

圖表：Patisiran臨床數(shù)據(jù)

注：mNIS, modified Neuropathy Impairment Score; QoL-DN, Quality of   Life – Diabetic Neuropathy；? 數(shù)值越低表示損傷越小/癥狀越少；? 數(shù)值越高表示殘疾/損傷越少；￡ mBMI數(shù)值越高說明營養(yǎng)狀況越好

資料來源：FDA，中金公司研究部

? Givosiran：Givosiran于2019年獲得FDA批準(zhǔn)用于治療成人AHP（acute hepatic porphyria，急性肝卟啉癥），AHP是一種罕見的遺傳性疾病，是由于血紅素生成過程中代表性酶的缺陷致使患者體內(nèi)卟啉代謝產(chǎn)物蓄積引起神經(jīng)性內(nèi)臟癥狀。Givosiran的原理為誘導(dǎo)編碼aminolevulinate synthase 1的基因沉默，減少ALA和膽色素原的生成，緩解卟啉或其前體的蓄積。Givosiran為21/23個(gè)核苷酸長度，其采用了PS、2’F 和2’OMe的化學(xué)修飾，其采用GalNAc的偶聯(lián)載體，可以實(shí)現(xiàn)肝臟的靶向遞送，III期臨床結(jié)果顯示其可以顯著降低AHP的發(fā)生次數(shù)，并減少氯化血紅素（治療貧血）的使用。

圖表：Givosiran臨床數(shù)據(jù)

注：* 發(fā)作指：需要住院治療、緊急醫(yī)療檢查或在家靜脈注射氯化血紅素；? p <   0.0001；￡ p = 0.0002

資料來源：FDA，中金公司研究部

? Lumasiran：Lumasiran于2020年11月獲得FDA批準(zhǔn)用于兒童和成年人原發(fā)性I型高草酸尿癥的治療。Lumasiran的原理為誘導(dǎo)編碼hydroxyacid oxidase 1（HAO1）的mRNA的基因沉默，降低體內(nèi)glycolate oxidase（GO）酶的生成，從而降低glycolate以及草酸鹽的生成。Lumasiran為21/23個(gè)核苷酸長度，其采用了PS、2’F 和2’OMe的化學(xué)修飾，其采用GalNAc的偶聯(lián)載體，可以實(shí)現(xiàn)肝臟的靶向遞送，其III期臨床結(jié)果顯示其可以持續(xù)性顯著降低患者尿液中草酸的含量。

圖表：Lumasiran III期臨床數(shù)據(jù)

資料來源：FDA，中金公司研究部

? Inclisiran：Inclisiran于2020年12月獲得EMA的批準(zhǔn)上市，Inclisiran可以與PCSK9 mRNA結(jié)合，抑制PCSK9的合成；PCSK9通過阻止LDL受體的循環(huán)利用，參與LDL-C水平的調(diào)節(jié)，因此靶向PCSK9的單抗可以發(fā)揮降低LDL-C的作用，Inclisiran通過抑制PCSK9的合成也能實(shí)現(xiàn)降低LDL-C的效果，PCSK9主要在肝臟中合成，而Inclisiran采用了GalNAc的遞送技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)肝臟的靶向遞送，其采用了PS、2’F、2’OMe的化學(xué)修飾，與PCSK9單抗需要每2/4周注射一次不同，Inclisiran只需要半年注射一次（皮下）。其三項(xiàng)III期臨床試驗(yàn)表明其可以顯著降低患者體內(nèi)的LDL-C的水平。

圖表：Inclisiran III期臨床結(jié)果

注：ASCVD=Atherosclerotic Cardiovascular Disease；RE=Risk Equivalents

資料來源：FDA，中金公司研究部

由于RNAi是生物體內(nèi)會(huì)自然發(fā)生的現(xiàn)象，siRNA藥物被大家認(rèn)為擁有非常好的前景，目前多家企業(yè)在進(jìn)行siRNA藥物的研發(fā)，除上述獲批的4款藥物外，尚有多款siRNA藥物在研發(fā)中。包括ALN-AGT01，一款有望實(shí)現(xiàn)三個(gè)月注射一次的降壓藥；Fitusiran，每月注射一次的血友病治療藥物；以及有望實(shí)現(xiàn)乙肝功能性治愈的藥物JNJ-3989和VIR-2218等。

圖表：在研siRNA藥物

注：數(shù)據(jù)更新于2020年

資料來源：PubMed，中金公司研究部

? ALN-AGT01：ALN-AGT01也采用了GalNAc的遞送技術(shù)，可以靶向遞送至肝臟，ALN-AGT01可以誘導(dǎo)AGT（血管緊張素原）基因的沉默，從而減少血管緊張素的生成。其近期公布的I期臨床結(jié)果顯示，在皮下注射1針后，血清AGT降低＞90%的效果可以至少維持3個(gè)月，第8周的血壓結(jié)果顯示其可以明顯降低患者的舒張壓和收縮壓，且有明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系；且該藥耐受性良好，沒有SAE的發(fā)生。

圖表：ALN-AGT01 I期臨床結(jié)果

資料來源：PubMed，中金公司研究部

? Fitusiran：Fitusiran也采用了GalNAc的遞送技術(shù)，其通過抑制AT（antithrombin，抗凝血酶）的生成來提升體內(nèi)凝血酶的水平，用于治療血友?。ˋ和B），其去年公布的II期OLE（open label extension）臨床數(shù)據(jù)（中位隨訪時(shí)間2.6年）顯示每月1次皮下注射可以將患者體內(nèi)凝血酶水平提升至健康人水平的下限；在存在凝血因子抑制物的患者中，年化出血率從42.0降至0.44,；在無凝血因子抑制物的患者中，年化出血率從2.0（預(yù)防治療）和12.0（按需治療）降至1.01。自2017年實(shí)行bleed management guideline之后，該產(chǎn)品的臨床中未再出現(xiàn)血栓性事件。該產(chǎn)品目前在III期臨床。

圖表：Fitusiran II期臨床結(jié)果

注：數(shù)據(jù)截至2020年3月10日。AT，antithrombin；HV，healthy volunteer；OLE，open-label extension；TG，thrombin generation；ABR，annualized bleed rate

資料來源：WFH，中金公司研究部

? JNJ-3989/ARO-HBV：JNJ-3989可以抑制乙肝病毒cccDNA轉(zhuǎn)錄的所有RNA，從而恢復(fù)機(jī)體自身的免疫功能從而清除病毒，我們預(yù)計(jì)有望實(shí)現(xiàn)慢性乙型肝炎的功能性治愈。該產(chǎn)品在一項(xiàng)I/II AROHBV1001期臨床中展示了較好的安全性和有效性，通過每4周給藥1次，共給藥3次，聯(lián)合核苷類藥物對慢性乙型肝炎患者進(jìn)行治療，在JNJ-3989停藥48周后，39%的患者實(shí)現(xiàn)了HBsAg降低了90%以上，部分患者的HBV RNA、HBeAg、HBcrAg也實(shí)現(xiàn)了持續(xù)性的降低。該產(chǎn)品目前在IIb期臨床中探索與核苷類等其它藥物聯(lián)用以實(shí)現(xiàn)慢性乙型肝炎的功能性治愈。

? VIR-2218：VIR-2218也是一款我們預(yù)計(jì)有望實(shí)現(xiàn)慢性乙肝功能性治愈的藥物，其靶向HBV X gene的一段保守序列，可以抑制所有乙肝病毒蛋白質(zhì)的生成。其采用了Alnylam的ESC+和GalNAc的遞送技術(shù)，在一項(xiàng)II期臨床試驗(yàn)中，對接受核苷類藥物治療的慢性乙肝患者中，該產(chǎn)品顯示了間隔4周注射2次后可以在24周內(nèi)持續(xù)性的降低患者體內(nèi)的HbsAg的水平。該產(chǎn)品與PEG-IFN-α或VIR-3434（一款HBV中和抗體）的聯(lián)用方案在或?qū)⑦M(jìn)入II期臨床。

Aptamer通過其三維結(jié)構(gòu)與配體蛋白質(zhì)特異性結(jié)合。與ASO、siRNA、miRNA和saRNA等藥物作用原理不同，Aptamer是利用其三維結(jié)構(gòu)與其配體蛋白質(zhì)結(jié)合，從而對蛋白質(zhì)的功能進(jìn)行調(diào)節(jié)，其可以是DNA也可以是RNA，通常是20-70個(gè)核苷酸，為單鏈結(jié)構(gòu)，其特異性和親和力可以到與單抗類似的水平，且其免疫原性低、生產(chǎn)成本低、具有高溫穩(wěn)定性等優(yōu)勢。

Aptamer有特定篩選方法。Aptamer通常用SELEX（systematic evolution of ligands by exponential experiment）進(jìn)行篩選：先準(zhǔn)備長度在20-100個(gè)核苷酸的隨機(jī)寡核苷酸序列文庫，將其與靶標(biāo)蛋白孵育一定時(shí)間后，未結(jié)合的分子被移除，而結(jié)合的寡核苷酸序列在洗脫后經(jīng)PCR擴(kuò)增形成新的化合物庫，重復(fù)該過程8-20次即可得到高特異性和高親和力的Aptamer。

Aptamer的研發(fā)熱度下降。Aptamer的原理于1990年被發(fā)現(xiàn)，2004年第一個(gè)Aptamer藥物Pegaptanib獲批，治療新生血管性年齡相關(guān)性黃斑變性（wAMD），但面臨著較強(qiáng)的單抗的競爭，同年bevacizumab獲批（off label use可用于wAMD），2006年ranibizumab獲批用于wAMD的治療，2011年aflibercept獲批wAMD適應(yīng)癥；而后Fovista（anti-PDGF）和Reg1（anti-FIXa）兩款A(yù)ptamer藥物失敗，使得產(chǎn)業(yè)界對Aptamer的研發(fā)熱度下降。

目前僅有Pegaptanib一款A(yù)ptamer藥物獲批。Pegaptanib是第一款也是唯一一款獲得FDA批準(zhǔn)的Aptamer藥物，共28個(gè)核苷酸的長度，通過玻璃體內(nèi)注射局部給藥，未使用遞送系統(tǒng)，進(jìn)行了PEG化的修飾，其通過空間結(jié)構(gòu)與VEGF從而結(jié)合抑制血管的生成，用于治療生血管性年齡相關(guān)性黃斑變性，于2004年獲得FDA的批準(zhǔn)。但其上市后由于競爭激烈，且在療效上未比抗體藥物擁有優(yōu)勢，未獲得商業(yè)化的成功。

圖表：已上市Aptamer藥物

資料來源：PubMed，F(xiàn)DA，中金公司研究部

miRNA可調(diào)節(jié)mRNA的翻譯過程。miRNA即微小RNA（microRNA），為單鏈RNA，通常15-25個(gè)核苷酸的長度，miRNA本身不編碼蛋白質(zhì)，但其可以與靶mRNA互補(bǔ)結(jié)合，調(diào)節(jié)其靶mRNA的翻譯過程。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)~2,000種miRNA，一個(gè)miRNA可以調(diào)節(jié)上百個(gè)mRNA的翻譯，miRNA可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的分化、增殖等過程，研究中發(fā)現(xiàn)多種疾病的發(fā)生與miRNA異常表達(dá)有關(guān)，如腫瘤、肝炎、心血管疾病等，因此通過miRNA也可開發(fā)針對這些疾病的藥物。

miRNA藥物可分為拮抗劑和類似物。miRNA藥物可分為兩類：miRNA的拮抗劑（miRNA antagonist）以及miRNA類似物（miRNA mimics）。miRNA拮抗劑可以與miRNA以堿基互補(bǔ)配對原則結(jié)合并通過RISC對miRNA進(jìn)行降解，以抑制miRNA的功能。miRNA類似物與人體內(nèi)miRNA功能類似，將其導(dǎo)入病理細(xì)胞可是其恢復(fù)正常的生理功能。

目前尚未有miRNA藥物獲批。miRNA的發(fā)現(xiàn)至今約有20年的時(shí)間，雖然尚未有miRNA獲批上市，但已有較多miRNA藥物的研發(fā)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。miRNA藥物研發(fā)也需要進(jìn)行化學(xué)修飾和遞送系統(tǒng)的幫助。

sgRNA是CRISPR基因編輯工具的核酸部分。CRISPR/Cas9是目前最熱門的基因編輯工具之一，CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)包括sgRNA（single guide RNA）和Cas9核酸酶（有的CRISPR工具采用Cpf1核酸酶），sgRNA引導(dǎo)Cas9（或Cpf1）核酸酶對特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行雙鏈切割，以實(shí)現(xiàn)引入點(diǎn)突變、基因插入或刪除等對基因?qū)崿F(xiàn)定點(diǎn)編輯，從而糾正致病基因或引入有益的基因，達(dá)到治療疾病的目的；sgRNA為單鏈RNA，約20個(gè)核苷酸的長度。除Cas9/Cpf1核酸酶外，還可以設(shè)計(jì)可以翻譯為相應(yīng)核酸酶的mRNA與sgRNA一起遞送。

CRISPR/Cas9相比ZFN和TALEN更有優(yōu)勢。目前用于基因編輯的工具有三種：ZFN（Zinc Finger Nuclease）、TALEN（Transcription-Activator Like Effector Nuclease）和CRISPR/Cas。CRISPR/Cas系統(tǒng)雖然出現(xiàn)時(shí)間較晚，但是其效率更高、速度更快、結(jié)構(gòu)更加簡單、成本更低。

U1 snRNA在pre-mRNA的剪接中發(fā)揮著重要作用。U1 snRNA是一種單鏈RNA，約164個(gè)核苷酸長度，包含4個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)，通過與7個(gè)Sm（Smith antigen）蛋白和3種U1蛋白（U1A、U1C、U1-70K）形成核糖核蛋白（RNP，ribonucleoprotein）復(fù)合物發(fā)揮作用。U1 snRNA在pre-mRNA的剪接中發(fā)揮著重要的作用，其通過與pre-mRNA 5’ 端的特定序列（內(nèi)含子和外顯子的界限處）識(shí)別并進(jìn)行剪接活動(dòng)。

saRNA通過上調(diào)部分基因的表達(dá)發(fā)揮作用。RNAa（RNA activation）是由小分子雙鏈RNA靶向作用于基因啟動(dòng)子/增強(qiáng)子等區(qū)域，在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)基因表達(dá)水平的現(xiàn)象，具有激活功能的小dsRNA被稱之為saRNA（small activating RNA）。1969年，Britten等發(fā)現(xiàn)基因組非編碼區(qū)轉(zhuǎn)錄出的RNA能夠激活一類基因的表達(dá)，并提出激活RNA的概念；2006年，saRNA才被李龍承等人正式發(fā)現(xiàn)并命名。

saRNA與siRNA結(jié)構(gòu)相似，作用相異。saRNA為~21對核苷酸的雙鏈RNA，其結(jié)構(gòu)與siRNA較為類似，但效應(yīng)卻相異。saRNA激活基因表達(dá)的作用機(jī)制尚不完全清楚，與Ago蛋白和核小體結(jié)構(gòu)中的組蛋白相關(guān)，saRNA與Ago2蛋白結(jié)合后會(huì)移除passenger strand形成saRNA-Ago2復(fù)合物，既而招募RHA和CTR9形成RITA（RNA induced transcriptional activation）復(fù)合物，在相應(yīng)基因啟動(dòng)子/增強(qiáng)子等區(qū)域，anti-sense strand會(huì)和靶序列互補(bǔ)結(jié)合，通過RNA聚合酶II的作用增強(qiáng)相應(yīng)基因的表達(dá)。

圖表：saRNA與siRNA對比

資料來源：PubMed，中金公司研究部

mRNA藥物/疫苗擁有較大的潛能。1990年，Wolff等人發(fā)現(xiàn)在小鼠肌肉組織中注射含有特定基因的質(zhì)粒DNA或mRNA，小鼠組織局部會(huì)產(chǎn)生該基因編碼的蛋白產(chǎn)物，此后mRNA藥物/疫苗的研發(fā)也得到重視。理論上mRNA擁有合成任意一種蛋白的潛能，因此mRNA可作為蛋白質(zhì)補(bǔ)充或替代療法治療多種疾??；且一個(gè)mRNA可以表達(dá)多種蛋白質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)合用藥；mRNA的生產(chǎn)成本較重組蛋白藥物更低；在靶點(diǎn)得到確證之后，mRNA藥物/疫苗的設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)速度非常之快。在目前核酸藥物普遍遇到的遞送技術(shù)問題得到較好的解決之后，我們預(yù)計(jì)mRNA藥物/疫苗的潛能有望進(jìn)一步釋放。

目前mRNA的研發(fā)主要集中在疫苗領(lǐng)域。由于目前遞送技術(shù)等方面還存在一些缺陷，mRNA的研發(fā)多數(shù)集中在疫苗領(lǐng)域；1）蛋白替代療法相比疫苗對蛋白表達(dá)量要求更高，而疫苗只需要相對更少量抗原的表達(dá)即可激活人體免疫系統(tǒng)；2）蛋白替代療法通常需要持續(xù)性的蛋白表達(dá)，因此可能需要頻繁給藥，而疫苗只需要少數(shù)幾次即可；3）mRNA分子本身具有免疫原性，更加有利于疫苗作用的發(fā)揮；4）蛋白替代療法需要蛋白質(zhì)進(jìn)行正確的翻譯后修飾，修飾過程在不同細(xì)胞可能有不同的結(jié)果，因此需要將mRNA遞送至正確的細(xì)胞中才能發(fā)揮較好的效果，而目前靶向遞送還較難實(shí)現(xiàn)。

mRNA已在疫苗中實(shí)現(xiàn)較大進(jìn)展。在應(yīng)對衛(wèi)生事件中，mRNA疫苗做出了較大的貢獻(xiàn)，也在此次衛(wèi)生事件中實(shí)現(xiàn)了較大的進(jìn)展，目前美國FDA授權(quán)EUA的兩款疫苗均為mRNA疫苗，二者在臨床試驗(yàn)中初步顯示了較好的有效性和安全性，III期臨床結(jié)果顯示的保護(hù)效力達(dá)到95%和94%，主要不良反應(yīng)為輕中度，SAE發(fā)生率較低。同時(shí)CureVac所研發(fā)的針對的mRNA疫苗也已經(jīng)開始IIb/III期臨床。

mRNA在蛋白替代療法中的應(yīng)用也在探索中。理論上mRNA擁有翻譯為任何一種蛋白質(zhì)的可能，因此除疫苗外，mRNA作為蛋白替代療法也在探索中。尤其是使用編碼抗體的mRNA進(jìn)行免疫治療，多款產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入臨床前或臨床階段；相比于每次注射抗體一次性給藥，mRNA進(jìn)入人體后的翻譯可持續(xù)數(shù)天，因此有望降低給藥頻率；且mRNA可以進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)，因此可以編碼針對細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)的抗體；同時(shí)，mRNA可以編碼多種抗體，生產(chǎn)能夠編碼多種抗體的mRNA比直接生產(chǎn)多種抗體更加簡便。

圖表：編碼抗體的mRNA藥物研發(fā)進(jìn)展

資料來源：PubMed，公司官網(wǎng)，中金公司研究部

關(guān)于mRNA疫苗更詳細(xì)的介紹請參考中金醫(yī)藥團(tuán)隊(duì)2020年3月份發(fā)布的報(bào)告《mRNA疫苗：疫苗產(chǎn)業(yè)的新星》。

除上述核酸藥物外，其它類型的核酸藥物也在研發(fā)中，隨著對瓶頸問題的突破，我們預(yù)計(jì)核酸藥物有望迎來快速的發(fā)展，成為繼小分子化藥和抗體藥物后的第三大類型藥物。

關(guān)于國內(nèi)外核酸藥物領(lǐng)域相關(guān)的主要公司介紹，請參考正式報(bào)告。

圖表：已獲批核酸藥物匯總

注：數(shù)據(jù)更新于2020年底；未包括兩款獲得FDA  EUA的 mRNA疫苗

資料來源：PubMed，F(xiàn)DA，EMA，中金公司研究部

圖表：RNA生產(chǎn)方法的對比

資料來源：PubMed，中金公司研究部