RNA疗法开创医疗新前景–专访Dr. Judy Lieberman

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RNA 疗法在近期有许多重大突破,相较于小分子或蛋白质疗法,RNA 疗法是相对新兴的领域,而这领域的成果要归功于过去数十年的幕后研究。

哈佛医学院儿科学系教授 Judy Lieberman 博士说:“目前有许多 RNA 药物已进入药物试验的后期阶段,这一领域很快将蓬勃发展。”除在哈佛医学院任教之外,自 2006 年以来,Lieberman 博士也获选在 Alnylam Pharmaceuticals 担任科学顾问委员会的成员。

RNA 疗法的发迹是否与核糖核酸干扰(RNA interference,RNAi)的发现有关?Lieberman 博士表示:“人们早已在研究反义寡核苷酸(antisense oligonucleotide, ASO)疗法,早在 1978 年,就已设计出一种特定的寡脱氧核糖核苷酸(oligodeoxyribonucleotide)来抑制肉瘤病毒( Rous sarcoma )的 RNA 转译,但是第款药物—fomivirsen,花了 20 年的时间才获得 FDA 批准。与 ASO 相比,RNAi其实更具优势也更有效,RNAi 可以同时标靶成千上万个 mRNA,反观 ASO 只能与单一序列结合并抑制。”

相关机转在 1998 年被发现,但作用仅限于线虫、苍蝇和植物,直到 Thomas Tuschl 和他的同事以哺乳动物细胞进行实验,成功在生物体外诱发特定 RNAi 静默(RNAi silencing)。 “这项发现让学界对微小 RNA 深感兴趣。我们发表了第一篇研究,在动物模型上证实 RNAi 可用于治疗特定疾病。”Lieberman 博士的团队利用小分子干扰核糖核酸(siRNA)作为微生物抑制剂,在小鼠身上成功抑制疱疹病毒和 HIV 的性传播。

RNA 药物输送的挑战

“如何将 RNA 送入细胞内部是这领域最大的挑战之一。RNA 必须在胞质中才能发挥功能,但核酸通常无法有效地穿过细胞膜。因此,我们必须找出对策让 RNA 进入细胞内,目前主流的策略是透过胞吞作用将 RNA 送入细胞,再将之从胞内体释出到细胞质。”

为了避免 RNAs 的降解,必须先将 RNA 与阳离子脂质或其他类型的脂质奈米颗粒(LNPs)结合。 “Alnylam 最初使用 LNPs 进行转染,尝试开发 RNAi 药物,第一代药物的治疗指数非常低。因此,研究人员花了超过十年的时间,试图降低药物毒性并提升治疗指数。经过多年努力与改良,Alnylam 开发第一个获 FDA 批准的 RNAi 药物 Onpattro 即是 LNP,但脂质奈米颗粒仍有毒性风险。”

发现 GalNAc 修饰

“LNPs 会被锁在血管密集的器官如肝脏中,因此,这类型的药物仅能在特定器官中发挥作用、调降基因表现。Alnylam尝试用两种方式改良药物:一、进行碱基的化学修饰以提高基因静默的能力;二、他们率先使用 GalNAc 结合 siRNA 的方式来传输药物。”由于肝细胞表面有 ASGPR 受体,能够精准的与 GalNAc 键结的 siRNA结合,进而将 siRNA 送入肝细胞。“这种方式相当有效,大幅革新 RNA 的传输,甚至也被应用于 ASO 疗法,目前 Alnylam 正在开发的所有 RNAi 治疗药物都是使用 GalNAc 增强稳定化学(enhanced stabilization chemistry,ESC)递送平台。” 11 月 20 日, Alnylam 再度获 FDA 批准一支新的 RNAi 药物 Givlaari(givosiran),更是第一个ESC-GalNAc siRNA 药物,用于治疗急性肝性紫质症(acute hepatic porphyria,AHP)。

LNP 是运送 RNA 进入肝细胞的利器,然而当在肝脏外调降基因表现时,LNP 是否仍有同等的重要性?Lieberman 博士说:“科学家目前正试图寻找其他策略,Alnylam 正尝试使用新型 siRNA 偶联物将药物运送至大脑和脊柱。 另外,麻省大学医学院的研究人员正试图将 siRNA 与各类脂质结合以进行递送。我们实验室则使用抗体或适体作为媒介,运送针对特定细胞的RNA,我们成功在小鼠身上使用 CD4 适体-siRNA 嵌合体抑制 HIV 传播,还使用 EpCAM 适体-siRNA 嵌合体抑制上皮性乳腺癌。”

尽管如此,她认为 LNP 仍适用于特定适应症,“我的研究伙伴 Dan Peer 的团队,在 LNP 中掺入抗体片段,发现可以提升精准度,若没有进行这个步骤,大多数的 RNA 仍会进入肝脏,而不会到达目标组织。另外,目前我们仍依赖 LNP 来传送 mRNA 疫苗,因为 mRNA 片段比 siRNA 大得多,不过除了 mRNA 在疫苗接种的应用外,我认为长链 mRNA 的其他应用与技术仍有许多改善空间。”

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RNA 疗法的未来趋势

FDA 目前已批准 8 种 RNA 治疗药物,至于药物传递技术的改良是 RNA 药物发展的关键吗?Lieberman 博士回答:“当一种方式被证实可行,将很快被广泛应用,因此,我预测近期会有更多 siRNA 药物以及 ASO 获得批准,目前许多这类型的药物已进入试验第三期,且结果振奋人心,我相当看好这领域的发展。”不过,Lieberman 博士也表示目前的发展主要集中于罕见的肝脏疾病。因此,真正的关键是要将技术拓展到肝脏以外组织。 “我们最希望的是将眼光放远到其他疾病,让 RNA 疗法可以造福更多人群。”

最后,对于 CRISPR/Cas9 技术是否会对 RNA 疗法带来正面影响?Lieberman 博士表示认同的同时,也提出可能面临的挑战:“我们可以把 CRISPR/Cas9 视为一种 RNA 反义技术,因为 CRISPR/Cas9 是利用了sgRNA进行基因编辑,但它也有类似的药物传递问题,另外,CRISPR/Cas9 会造成 DNA 永久修饰,是强大的基因编辑工具同时也极具危险,而 CRISPR/Cas9 的脱靶效应也可能提高使用风险,这些都是未来发展需要注意的重点。”

撰文 / Rajaneesh K. Gopinath

翻译 / Joanne Shih

审稿 / Thomas Huang, Alma Wu

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