行业洞察 | 全球投资新风口——小核酸药物概述

核酸药物巨头

CBP药谷

10/21

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近年来，小核酸药物研发和临床治疗取得了多项突破性成果，已成为全球投资新风口和生物制药巨头的必争之地，核酸疗法进入快车道。

小核酸药物主要通过碱基互补配对原则作用于细胞内的mRNA，通过调控蛋白质的表达，实现治疗疾病的目的，传统的小分子化药和抗体类药物主要作用于蛋白质，成药靶点受限，小核酸药物靶向mRNA的机制，为新药研发提供了大量丰富的候选靶点。小核酸药物具有研发周期短、效果持久、研发成功率较高、不易产生耐药性和治疗领域广等优点。预计未来在新药研发技术路径上，可能会出现三足鼎立的局面，小分子、抗体、小核酸药物分别占三分之一，小核酸药物将引发第三次浪潮。

小核酸药物分类

根据小核酸结构、药物机制、作用靶点的不同，发展出了多种类型，包括反义寡核苷酸(ASO)、小干扰RNA(siRNA)、适配体RNA(aptamer RNA)、微小RNA(miRNA)、小激活RNA(saRNA)和CpG寡核苷酸 (CpG oligonucleotide)、核酶(ribozyme)、转运RNA（tRNA）、抗体核酸偶联药物（ARC）等。目前研究最热门的小核酸药物主要是ASO、siRNA 和Aptamer。

1.反义寡核苷酸 (ASO)

ASO作用于mRNA到蛋白质的翻译过程，在研究和应用的小核酸药物中占据了主导地位。ASO是一种人工合成的短单链寡核苷酸，进入细胞后，通过两种途径调控蛋白质生成。目前全球有9个ASO药物曾获批上市，超过50个ASO药物处于临床研究阶段，治疗领域覆盖中枢神经系统、心血管、抗感染和肿瘤等。领军企业Ionis开发的诺西那生钠是目前销售额最大的ASO药物，2021年销售额为19亿美金。

目前越来越多的基于ASO的疗法正在临床试验中进行测试。ASO药物递送的改进可能会在不久的将来改变许多疾病的治疗格局。

图注：ASO作用机制

2.小干扰RNA (siRNA)

RNA干扰（RNAi）是一种古老的生物机制，用于防御外部入侵。理论上，它可以以序列特异性的方式沉默任何与疾病相关的基因，使小干扰RNA（siRNA）成为一种有前途的治疗方式。在没有保护性递送载体的情况下，siRNA必须进行化学修饰，以确保肠胃外给药后循环的稳定性。

siRNA是一类人工合成的双链短RNA分子，能够结合AGO蛋白组装成RNA诱导沉默复合体（RISC），其一条链被降解，另一条链通过碱基互补配对原则结合并切割降解靶基因的mRNA、阻断靶蛋白的表达，从而达到治疗相关疾病的目的。具有高度特异性。美国Alnynam公司走在 siRNA药物研发的前列，2018年公司获批的siRNA药物Patisiran 是全球首个siRNA药物，成为开辟siRNA药物市场的先锋。

N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）偶联是增加siRNA靶器官积累和促进其细胞摄取的有效方法。优化的siRNA设计和有利的给药途径是临床翻译GalNAc−siRNA的关键因素。另外最初为ASO疗法设计的骨架化学进展也已应用于siRNA疗法。同时，给药途径影响了GalNAc−siRNA偶联物的临床翻译并影响了患者的依从性。经过二十年的研发，市场上已有5款siRNA药物，siRNA疗法目前已经树立了一个非凡的里程碑，因为它已经并将继续改变人类疾病的治疗和管理。它可以每季度一次，甚至每年两次给药，即可以达到长效治疗效果。

图注：经过临床前和临床评估的siRNA递送平台

3.RNA适配体(Aptamer)

Aptamer是一段经体外筛选得到的，折叠成特殊三维结构的短单链寡核苷酸，能特异性结合较大范围的目标，包括蛋白质、小分子、金属离子、病毒、细菌和全细胞，其高特异性和结合亲和力可达到抗体水平。相比抗体药物，核酸适配体具有体积小、较低免疫原性、无细胞化学合成以及较强组织穿透力、易修饰成本低等优点，在疾病诊断、治疗和预防中有着广泛的药物应用潜力。但其三维构象受pH影响较大，亲和性高度依赖于溶液性质。第一款 Aptamer 药物Pegaptanib于2004 年获FDA批准。它是一种具有29个核苷酸的RNA适配体，5’端的聚乙二醇部分可延长其在人体内的停留时间。Pegaptanib 通过空间结构与血管内皮生长因子（VEGF）结合，抑制血管生成达到治疗效果，因此被开发用于治疗湿性年龄相关性黄斑变性。

图注：适配体应用机制

图注：特异性Aptamer与靶蛋白结合的三维示意图

4.其它小核酸药物类型

已上市小核酸药物

近年来FDA已批准了多款小核酸药物，主要用于治疗罕见病。截至2020年，全球累计超50个小核酸药物处于临床研究阶段，覆盖神经、心血管、感染和肿瘤等领域，共计有 15 款小核酸药物获批上市。但有2款早期ASO药物与1款适配体药物由于销售额过低等原因而退市，目前仍在市场的有7款ASO、5款siRNA药物。

这些药物的研发药企相对集中，大多是Ionis与Alnylam这两家公司。除此之外，目前上市的siRNA药物的递送系统多为GalNAc递送系统，这也是目前应用最成熟的小核酸递送方式。而第一款siRNA药物是使用了脂质纳米粒（LNP），由于LNP递送系统的构建拥有较高壁垒，目前全球发展靠前的几家企业，其技术溯源也都是依靠专利授权。

图注:全球已上市小核酸药物

根据沙利文统计，行业整体规模从2016年的0.1亿美金增长至2021年的32.5亿美金。根据Evaluate Pharma和BCG 统计分析，预计2024年全球小核酸市场规模将会达到 86亿美元。未来随着临床阶段产品的不断上市，修饰技术和递送技术的不断发展，适应症从遗传病等小人群适应症扩大到广泛人群适应症，整体市场将继续保持快速增长。

截止到2021年，小核酸药物中销售额最大的是Spinzara（诺西那生钠注射液），用于治疗罕见脊髓肌萎缩反义寡核苷酸（ASO），2021年全球销售额19亿美金。Inclisiran是首个获批用于常见慢性病的小核酸药物，用于原发性高胆固醇血症的治疗，2021年底美国获批上市。杜氏营养肌不良领域是行业内关注度较高的适应症，已有4个小核酸药物获批上市。

Nusinersen（诺西那生钠）：2016年首次上市，由Ionis研发，是一种反义寡核苷酸（ASO），诺西那生钠注射液可以改变SMN2前mRNA的剪接，从而增加完整长度SMN蛋白的产生。2019年中国获批上市，且于2021年纳入国家医保目录。诺西那生钠可用于出生3天的婴儿到80岁的老人，适用人群非常广泛。截止到2021年，全球有11000人使用过诺西那生钠。

Inclisiran首个覆盖慢性病的小核酸药物：

LDLC（低密度脂蛋白胆固醇）升高是导致心血管疾病发生的主要危险因素。PCSK9蛋白是LDLR重要的负调控蛋白，通过抑制PCSK9，能减少肝细胞LDLR的降解，使肝脏始终可以高效地处理LDLC，从而降低血浆中的LDLC。

上述药物我们用下表可以做一个总结如下：

Source: 2020 Advances in oligonucleotide drug delivery

小核酸药物常见递送系统

递送方式与效率是小核酸药物能否进入细胞发挥作用的关键。小核酸药物进入细胞面对两大挑战，一是RNA暴露在血液中容易被血浆和组织中的RNase酶降解；二是带负电的RNA难以跨膜进入胞内。尽管不同的RNA疗法可能具有不同的作用机制，但它们都必须避免被非靶器官清除，必须进入正确的组织，而不会引发有害的免疫反应。

按照不同递送技术分类，可以分为裸露RNA修饰递送技术、脂质体纳米递送技术、共轭连接递送系统（小分子配体、抗体及其他分子）和其他多种类型的新型递送系统（如多聚体纳米粒递送系统、细胞外囊泡递送系统）。其中，LNP和GaINac技术相对成熟。GaINac技术主要靶向肝脏，未来靶向其他器官的药物递送系统也有望突破，如Alnylam和 Arrowhead正在研发的针对中枢神经系统、眼睛、肾癌细胞与肺上皮细胞等递送系统。