由于 COVID-19 疫苗的快速发展，RNA 疗法目前正是药物开发领域的焦点所在。过去数十年来，科学家持续致力提高 mRNA 和 siRNA 相关疗法稳定性、持久性和运送效率。经过多年发展，与 RNA 疗法相关的药物将大有机会成为治疗癌症、传染病和罕见遗传性疾病的一线生物制剂。
在 5 月中于华盛顿举行的美国基因与细胞治疗学会（American Society for Gene and Cell Therapy，ASGCT）第 25 届年会上，来自生医产业和学术界的研究人员分享了他们在开发针对不同病症的 RNA 药物的经验，以及如何提高药物的疗效、靶向性和专一性。
BIO Europe 2022 看欧洲飙升的眼科药物市场！（基因线上国际版）以经过改良的脂质奈米颗粒将 mRNA 引导至目标细胞
来自宾夕法尼亚大学医学院的 Hamideh Parhiz 博士谈到改良脂质奈米颗粒（lipid nanoparticles，LNPs）以用作在体内传递 mRNA 药物的课题。她提到 mRNA 作为药物具有多重优势，例如所需剂量低至微克级、可在细胞中快速表达、没有与人体基因组整合的风险、能够针对所有类型的蛋白质──包括分泌性蛋白（secreted proteins）、膜蛋白及细胞表面蛋白，以及能够快速生产。莫德纳（Moderna）于 COVID-19 疫情期间能以惊人的速度开发疫苗也是应用脂质纳米颗粒和 mRNA 技术的成功案例，该公司在 SARS-CoV-2 病毒基因组序列公布后 25 天就开始了临床前试验。可见只要具备这个产品管道，mRNA 就能成为治疗传染病药物的理想选择。
Parhiz 博士指出脂质纳米颗粒（LNPs）可在细胞内高效传递，并保护 mRNA 不受核酸酶和胞内体影响而被降解，所以是用作包裹传递 mRNA 分子的最佳选择。然而，大多数 LNPs 最终都会进入肝脏。为了克服这个问题，她的团队进行了一连串关于 LNPs 的研究。根据体外和体内研究结果，用针对 PECAM-1（一种大量存在于内皮细胞上的蛋白质）的抗体来改良 LNPs，可以令制成品更有效地被传递至其他器官。在一个脑部炎症小鼠模型中，将 LNP 搭配一种针对血管细胞黏着分子（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1） 的抗体后，这个经过改良的 LNP（Anti-VCAM/LNP）可以有效穿过血脑屏障（blood-brain barrier）进入大脑，并通过经由 LNP 携带的 mRNA 药物减少发炎。
Parhiz 博士又谈到她最近关于将 LNP 应用于治疗 HIV 的研究。研究人员将治疗 HIV 的 mRNA 药物封装在与 CD4 抗体结合的 LNP 中，再输送到 CD4+ T 的潜伏细胞库以防止病情恶化。体外和体内资料均显示这些经过改良的 LNP（mRNA-LNPs）能够对 CD4+ 细胞（包括 T 细胞）实现特异性靶向，把 mRNA 传递到细胞中并发挥效用。
谈到 T 细胞靶向的应用，Parhiz 博士提到 mRNA-LNPs 在体内 CAR-T 免疫疗法（Chimeric antigen receptor T-cell therapy）中的应用。这种使用了T细胞靶向 LNP-mRNA 的新疗法可用作替代活体外 CAR-T 疗法（ex vivo CAR-T therapy），既具有成本效益，也特别对于T细胞数量较低的病人和癌症患者具有吸引力。一项在小鼠模型中治疗心脏纤维化的概念验证研究显示，T 细胞靶向 LNP-mRNA 效果非常良好，而且耐受性好，没有副作用。
应用于罕见疾病的 mRNA 疗法
Lisa Rice 博士则谈到莫德纳为罕见疾病开发 mRNA 疗法的各种策略。莫德纳正在将其 mRNA 产品组合扩展到疫苗之外，开发癌症和罕见单基因疾病的治疗方法。Rice 博士分享了莫德纳专注于优化 mRNA 药物开发的一些关键领域，如传递途径、mRNA 的结构和化学、经改良的蛋白质表达以及与细胞类型和组织特异性相关的靶向元素。
Rice 博士介绍了开发针对苯丙酮尿症（phenylketonuria）的 mRNA 疗法的概念验证研究资料，苯丙酮尿症是一种罕见的遗传性疾病，患者缺乏苯丙胺酸羟化酶（phenylalanine hydroxylase，PAH），无法代谢苯丙胺酸。苯丙胺酸若大量堆积在体内，在经人体代谢后产生许多苯丙胺酸相关的代谢产物，会造成病人的脑部伤害，甚至产生严重智力障碍。
莫德纳的候选 mRNA 药物可以通过 LNPs 把 PAH 带到患者的肝脏，以恢复代谢途径，减少苯丙胺酸的堆积。临床前研究显示，苯丙胺酸在 24 小时内有短暂的减少。莫德纳通过多管齐下的策略，令受试者体内的苯丙胺酸浓度减少达 5 天，包括优化密码子的 mRNA、改良 LNP 配方、修改 mRNA 的几何形状以增强酶-受质反应（enzyme-substrate reaction）、以及稳定蛋白质折叠等技术。
临床前和非临床研究资料都表明 mRNA 疗法对于逆转基因缺陷具有相当功效，但是现阶仍然需要更多的临床研究去处理给药频率、如何优化 mRNA 以应用于人体以及 LNPs 的免疫原性（Immunogenicity）等问题。
透过超声波，将基因静默调控分子传送至大脑
来自乔治亚理工学院的 Costas D. Arvanitis 博士在会议中描述了以超声波中介的基因传递（ultrasound-mediated gene delivery）治疗脑肿瘤的新技术。当中使用的聚焦超音波（Focused Ultrasound，FUS）是一种非侵入性的且具针对性的物理方法，可以将 RNA 靶向传递至大脑中的固态肿瘤。结合 FUS 和载有 siRNA 的 LNPs 可以实现短暂和局部靶向，抑制致癌基因的表达。
Arvanitis 博士分享了他的团队用阳离子 LNPs （cationic LNPs）在胶质瘤细胞系中传递 siRNA 的研究，初步数据显示 RNA 疗法在药物吸收、细胞活性和治疗功能方面表现良好。团队亦以数学建模来研究 LNPs 的表面、电荷和尺寸，从而把传递效果最大化，建构 LNPs 的最佳设计策略。近期的数据验证了团队所用的数学模型，也证实透过微调药物剂量和药物控制递送可以改善治疗效果。团队正计划扩大研究规模，将之拓展至动物模型和临床应用级别 LNPs 的生产。
会议中多位讲者均表示 RNA 疗法是一种可用于治疗多种疾病的可行策略，初步资料显示开发 mRNA 用于临床的前景非常可观。透过全面改良疗法，包括 LNP 化学、mRNA 设计、蛋白质稳定性、给药方案和细胞类型特异性等方面，RNA 已经走进未来药物的领域之中。
作者：Sahana Shankar
编译：Richard Chau
原文：https://www.geneonline.com/rna-therapeutics-beyond-vaccines/
参考资料：
- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35356682/
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1525001621003105
- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33931452/
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