RNA療法開創醫療新前景–專訪Dr. Judy Lieberman

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RNA 療法在近期有許多重大突破,相較於小分子或蛋白質療法,RNA 療法是相對新興的領域,而這領域的成果要歸功於過去數十年的幕後研究。

哈佛醫學院兒科學系教授 Judy Lieberman 博士說:「目前有許多 RNA 藥物已進入藥物試驗的後期階段,這一領域很快將蓬勃發展。」除在哈佛醫學院任教之外,自 2006 年以來,Lieberman 博士也獲選在 Alnylam Pharmaceuticals 擔任科學顧問委員會的成員。

RNA 療法的發跡是否與核醣核酸干擾(RNA interference,RNAi)的發現有關?Lieberman 博士表示:「人們早已在研究反義寡核苷酸(antisense oligonucleotide, ASO)療法,早在 1978 年,就已設計出一種特定的寡脫氧核糖核苷酸(oligodeoxyribonucleotide)來抑制肉瘤病毒( Rous sarcoma )的 RNA 轉譯,但是第款藥物—fomivirsen,花了 20 年的時間才獲得 FDA 批准。與 ASO 相比,RNAi其實更具優勢也更有效,RNAi 可以同時標靶成千上萬個 mRNA,反觀 ASO 只能與單一序列結合並抑制。」

相關機轉在 1998 年被發現,但作用僅限於線蟲、蒼蠅和植物,直到 Thomas Tuschl 和他的同事以哺乳動物細胞進行實驗,成功在生物體外誘發特定 RNAi 靜默(RNAi silencing)。 「這項發現讓學界對微小 RNA 深感興趣。我們發表了第一篇研究,在動物模型上證實 RNAi 可用於治療特定疾病。」Lieberman 博士的團隊利用小分子干擾核糖核酸(siRNA)作為微生物抑制劑,在小鼠身上成功抑制皰疹病毒和 HIV 的性傳播。

RNA 藥物輸送的挑戰

「如何將 RNA 送入細胞內部是這領域最大的挑戰之一。RNA 必須在胞質中才能發揮功能,但核酸通常無法有效地穿過細胞膜。因此,我們必須找出對策讓 RNA 進入細胞內,目前主流的策略是透過胞吞作用將 RNA 送入細胞,再將之從胞內體釋出到細胞質。」

為了避免 RNAs 的降解,必須先將 RNA 與陽離子脂質或其他類型的脂質奈米顆粒(LNPs)結合。 「Alnylam 最初使用 LNPs 進行轉染,嘗試開發 RNAi 藥物,第一代藥物的治療指數非常低。因此,研究人員花了超過十年的時間,試圖降低藥物毒性並提升治療指數。經過多年努力與改良,Alnylam 開發第一個獲 FDA 批准的 RNAi 藥物 Onpattro 即是 LNP,但脂質奈米顆粒仍有毒性風險。」

發現 GalNAc 修飾

「LNPs 會被鎖在血管密集的器官如肝臟中,因此,這類型的藥物僅能在特定器官中發揮作用、調降基因表現。Alnylam嘗試用兩種方式改良藥物:一、進行鹼基的化學修飾以提高基因靜默的能力;二、他們率先使用 GalNAc 結合 siRNA 的方式來傳輸藥物。」由於肝細胞表面有 ASGPR 受體,能夠精準的與 GalNAc 鍵結的 siRNA結合,進而將 siRNA 送入肝細胞。「這種方式相當有效,大幅革新 RNA 的傳輸,甚至也被應用於 ASO 療法,目前 Alnylam 正在開發的所有 RNAi 治療藥物都是使用 GalNAc 增強穩定化學(enhanced stabilization chemistry,ESC)遞送平台。」 11 月 20 日, Alnylam 再度獲 FDA 批准一支新的 RNAi 藥物 Givlaari(givosiran),更是第一個ESC-GalNAc siRNA 藥物,用於治療急性肝性紫質症(acute hepatic porphyria,AHP)。

LNP 是運送 RNA 進入肝細胞的利器,然而當在肝臟外調降基因表現時,LNP 是否仍有同等的重要性?Lieberman 博士說:「科學家目前正試圖尋找其他策略,Alnylam 正嘗試使用新型 siRNA 偶聯物將藥物運送至大腦和脊柱。 另外,麻省大學醫學院的研究人員正試圖將 siRNA 與各類脂質結合以進行遞送。我們實驗室則使用抗體或適體作為媒介,運送針對特定細胞的RNA,我們成功在小鼠身上使用 CD4 適體-siRNA 嵌合體抑制 HIV 傳播,還使用 EpCAM 適體-siRNA 嵌合體抑制上皮性乳腺癌。」

儘管如此,她認為 LNP 仍適用於特定適應症,「我的研究夥伴 Dan Peer 的團隊,在 LNP 中摻入抗體片段,發現可以提升精準度,若沒有進行這個步驟,大多數的 RNA 仍會進入肝臟,而不會到達目標組織。另外,目前我們仍依賴 LNP 來傳送 mRNA 疫苗,因為 mRNA 片段比 siRNA 大得多,不過除了 mRNA 在疫苗接種的應用外,我認為長鏈 mRNA 的其他應用與技術仍有許多改善空間。」

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RNA 療法的未來趨勢

FDA 目前已批准 8 種 RNA 治療藥物,至於藥物傳遞技術的改良是 RNA 藥物發展的關鍵嗎?Lieberman 博士回答:「當一種方式被證實可行,將很快被廣泛應用,因此,我預測近期會有更多 siRNA 藥物以及 ASO 獲得批准,目前許多這類型的藥物已進入試驗第三期,且結果振奮人心,我相當看好這領域的發展。」不過,Lieberman 博士也表示目前的發展主要集中於罕見的肝臟疾病。因此,真正的關鍵是要將技術拓展到肝臟以外組織。 「我們最希望的是將眼光放遠到其他疾病,讓 RNA 療法可以造福更多人群。」

最後,對於 CRISPR/Cas9 技術是否會對 RNA 療法帶來正面影響?Lieberman 博士表示認同的同時,也提出可能面臨的挑戰:「我們可以把 CRISPR/Cas9 視為一種 RNA 反義技術,因為 CRISPR/Cas9 是利用了sgRNA進行基因編輯,但它也有類似的藥物傳遞問題,另外,CRISPR/Cas9 會造成 DNA 永久修飾,是強大的基因編輯工具同時也極具危險,而 CRISPR/Cas9 的脫靶效應也可能提高使用風險,這些都是未來發展需要注意的重點。」

撰文 / Rajaneesh K. Gopinath

翻譯 / Joanne Shih

審稿 / Thomas Huang, Alma Wu

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