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小核酸藥物的春天來了？
小核酸藥物全球市場規(guī)模從2016年0.1億美元已增長至2021年32.5億美元，年復合增長率高達217.8%，預計到2025年全球小核酸藥物銷售額將突破100億美元。截至目前，全球已有15款小核酸藥物上市，還有近300款藥物在研發(fā)階段，其中60%仍處于臨床前階段。小核酸藥物行業(yè)靜待花開！
獲批上市的小核酸藥物匯總
| 時間 | 藥物 | 公司 | 適應癥 | 類別 |
|---|---|---|---|---|
| 1998 | Vitravene | Ionis/Novartis | 巨細胞病毒性視網(wǎng)膜 | ASO |
| 2004 | Macugen | Eyetech/Pfizer | 新生血管性黃斑病變性 | Aptamer |
| 2013 | Kynamro | Sanofi/Ionis | 純合子型家族性高膽固血癥 | ASO |
| 2016 | Eteplirsen | Sarepta | 杜氏肌營養(yǎng)不良癥 | ASO |
| 2016 | Spinraza | Biogen/Ionis | 脊髓型肌萎縮癥 | ASO |
| 2018 | Tegsedi | Ionis | 遺傳性轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白淀粉樣變性 | ASO |
| 2018 | Onpattro | Alnylam | 家族性淀粉樣多發(fā)性神經(jīng)病變性 | siRNA |
| 2019 | Wayliv | Ionis | 家族性乳糜微粒血癥綜合征 | ASO |
| 2019 | Vyondys 53 | Sarepta | 肚氏肌營養(yǎng)不良癥 | ASO |
| 2019 | Givosiran | Alnylam | 急性肝卟啉癥 | siRNA |
| 2020 | Viltepso | Nippon Shinyaku | 肚氏肌營養(yǎng)不良癥 | ASO |
| 2020 | Leqvio | Alnylam/Novartis | 型高膽固醇血癥及混合血脂異常 | siRNA |
| 2020 | Oxlumo | Alnylam | 原發(fā)性高草酸尿癥I型 | siRNA |
| 2021 | Amondys 45 | Sarepta | 杜氏肌營養(yǎng)不良癥 | ASO |
| 2021 | Vutrisiran | Alnylam | 遺傳性ATTR (hATTR) 淀粉樣變性 | siRNA |
小核酸藥物是一種從基因轉(zhuǎn)錄后、蛋白質(zhì)翻譯前階段進行調(diào)控的療法，作用于蛋白質(zhì)合成上游。相比現(xiàn)有小分子和抗體藥物，在轉(zhuǎn)錄水平上實現(xiàn)對疾病的治療，不受不可成藥蛋白的制約、治療效率高、特異性強、作用靶點多、研發(fā)成功率高，具有不可限量的發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳叭蛐『怂崴幬锲骄磕戢@批約2款，占FDA批準藥物總數(shù)的5%左右，其處境類似20年前的抗體藥物。春天的到來，必然要經(jīng)受得住寒冬的考驗。
小核酸藥物研發(fā)仍然存在部分技術難關有待突破，包括RNA設計、化學修飾、肝臟以外組織的特異性遞送難題、脫靶毒性及藥物規(guī)模性生成等問題。一旦技術問題實現(xiàn)突破，小核酸藥物有望迎來行業(yè)快速發(fā)展階段，成為繼小分子和抗體藥物之后的第三類主流藥物。
siRNA藥物
從藥物管線來看，基本可以分為ASO和siRNA兩大藥物類型。在現(xiàn)階段獲批上市的15款小核酸藥物中，ASO藥物9款、siRNA藥物5款、Aptamer藥物1款。ASO和siRNA同屬小核酸藥物家族，他們各有千秋。
| 類型 | ASO | siRNA |
|---|---|---|
| 分子結(jié)構(gòu) | 單鏈的核苷酸分子 | 互補的雙鏈RNA分子 |
| 作用機制 | ASO藥物通過與目標基因mRNA結(jié)合以阻止其翻譯為蛋白質(zhì)。 | siRNA藥物通過與目標mRNA結(jié)合并誘導RNA干擾來降解mRNA。 |
| 特異性 | ASO藥物特異性相對較高，易于針對特定的mRNA進行治療。 | siRNA藥物的特異性略低，因為它們可能與附近的基因結(jié)合。 |
| 藥物效果 | ASO藥物僅阻止mRNA的翻譯，而不降解mRNA。 | siRNA藥物具有更長的藥物效果，因為它們可以在體內(nèi)停留更長的時間。 |
總的來說，ASO藥物和siRNA藥物都是潛在有效的RNA干擾技術，與ASO相比，siRNA的優(yōu)點在于可以反復多次引導靶mRNA切割，具有更高的效率。具體選擇哪種干擾方式，取決于研究人員對特定疾病的研究和理解，以及對藥物的針對性需求。
siRNA發(fā)展歷程
siRNA是與靶基因互補的長度為21-25nt的小片段雙鏈RNA。目前，siRNA技術已經(jīng)成為研究和治療各種疾病的重要工具，包括癌癥、病毒感染、遺傳性疾病等。同時，siRNA技術也在不斷發(fā)展，如引入化學修飾、載體等改進措施，以提高siRNA的穩(wěn)定性和生物活性。
》1998年，由Andrew Fire和Craig Mello等科學家發(fā)現(xiàn)，他們發(fā)現(xiàn)雙鏈RNA（dsRNA）可以介導RNA干擾（RNAi），通過切割靶向mRNA的siRNA來抑制基因表達。這項研究引起了科學界的廣泛關注，并使RNAi成為熱門研究領域。
》2001年，Elbashir等人首次報道了使用合成的siRNA分子實現(xiàn)RNA干擾的方法，并成功抑制了EGFP基因的表達。隨后，siRNA技術被廣泛用于基因沉默、基因功能研究和潛在的治療應用等領域。
》2006年，Alnylam Pharmaceuticals公司研制出了第一種臨床前siRNA藥物，用于治療RPI基因表達異常導致的疾病。
》截至2022年，Alnylam公司共有四款RNAi療法獲得美國FDA的批準上市。這些藥物分別是用于治療淀粉樣變性病的Onpattro，用于治療原發(fā)性高膽固醇血癥的Givosiran，用于治療原發(fā)性高草酸尿癥I型的Oxlumo（lumasiran）以及用于遺傳性ATTR（hATTR）淀粉樣變性的Vutrisiran。
siRNA作用機制
siRNA分子由21-23個核苷酸組成，由一個富含腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（U）的雙鏈RNA組成。siRNA能夠在胞質(zhì)中結(jié)合到RISC（RNA誘導沉默復合物）中，并與RISC中的蛋白酶一起將其單鏈化。siRNA的作用機制可分為以下步驟：
1． siRNA與RISC復合物結(jié)合：siRNA進入細胞后，與RISC（RNA誘導的沉默復合物）復合體結(jié)合，形成“活性RISC復合物”。
2． siRNA解旋并與目標mRNA互補配對：RISC復合物解旋siRNA，將其中的單鏈RNA（“導引鏈”）與靶mRNA的互補區(qū)域配對。該配對主要是由siRNA的5'端部分與目標mRNA的3'端非翻譯區(qū)（UTR）的互補區(qū)域結(jié)合，形成RNA-RNA雙鏈復合物。
3． 靶mRNA切割或翻譯抑制：RISC復合物中的“核酸酶活性中心”利用導引鏈作為模板，對靶mRNA進行特定位置的剪切，從而破壞其結(jié)構(gòu)，并導致其降解或者翻譯受到抑制。這種特異性的靶向降解或翻譯抑制是siRNA的關鍵作用機制。
siRNA化學修飾
siRNA（小干擾RNA）是一種用于基因靶向治療的有效工具，但其在細胞內(nèi)的穩(wěn)定性、傳遞效率、特異性等方面仍然存在一些挑戰(zhàn)。因此，對siRNA進行化學修飾是提高其生物利用度和臨床應用價值的重要途徑。siRNA化學修飾的方法主要包括以下幾種：
1. 磷酸二酯鍵修飾：通過化學改變siRNA磷酸二酯鍵的結(jié)構(gòu)，可以提高siRNA在細胞內(nèi)的穩(wěn)定性和抗核酸酶降解的能力。常見的修飾包括2'-氧甲基（2'-O-Me）、2'-氟（2'-F）和磷酸二酯膽堿（PC）等。
2. 核苷酸堿基修飾：將siRNA的核苷酸堿基進行修飾，可以提高其與mRNA的配對效率和特異性。常見的修飾包括2'-氧甲基、2'-氨基和N-甲基二異硫脲等。
3. siRNA末端修飾：在siRNA的3'端或5'端引入化學修飾基團，可以改變siRNA的結(jié)構(gòu)和親水性，從而提高siRNA在細胞內(nèi)的穩(wěn)定性。常見的修飾包括羥基（OH）、磷酸二酯基（PO4）和膽堿基（Chol）等。
4. 胺基酸修飾：在siRNA中引入胺基酸修飾，可以提高siRNA在細胞內(nèi)的特異性。常見的修飾包括N-乙酰半胱氨酸（Ac-Cys）和N-乙酰賴氨酸（Ac-Lys）
需要注意的是，siRNA化學修飾雖然可以提高其生物利用度和臨床應用價值，但也可能對siRNA的靶向性和安全性產(chǎn)生影響。因此，需要根據(jù)具體應用情境和研究需要，綜合考慮化學修飾的選擇和優(yōu)化。
siRNA遞送方式
siRNA在細胞內(nèi)的遞送是一個重要的挑戰(zhàn)。目前常用的siRNA遞送方式主要包括以下幾種：
1) 載體介導遞送：利用納米粒子等載體將siRNA包裝成復合物，以提高其細胞膜穿透能力和抗核酸酶降解的能力。載體主要分為病毒載體和非病毒載體。病毒載體效率較低且進入人體后會引起免疫反應，現(xiàn)在使用較少。非病毒載體中較為常用的是納米顆粒和綴合物偶聯(lián)。這種方法適用于In vitro和In vivo的實驗。
2) 靶向遞送：通過利用針對腫瘤細胞表面分子的抗體、蛋白質(zhì)或低分子量化合物等物質(zhì)，將siRNA導向到腫瘤細胞中，提高siRNA的靶向性。常用的靶向物質(zhì)包括RGD肽、抗HER2抗體等。這種方法適用于In vivo的實驗。
3) 直接注射遞送：將siRNA溶解在鹽水、PBS等緩沖液中，通過直接注射到腫瘤組織或其他組織中，以達到直接傳遞siRNA的目的。這種方法比較簡便，適用于In vivo的實驗。
不同的siRNA遞送方式有其各自的優(yōu)缺點和適用范圍。在具體應用時需要根據(jù)實驗需要和研究目的進行選擇和優(yōu)化。同時，siRNA遞送還存在一些挑戰(zhàn)，如細胞毒性、免疫反應和生物穩(wěn)定性等問題，需要繼續(xù)加強研究。綴合物偶聯(lián)遞送系統(tǒng)因具有較顯著的藥效和安全性在眾多遞送系統(tǒng)中脫引而出。截止2022年，已有3款基于GalNac偶聯(lián)遞送系統(tǒng)的藥物獲批上市。GalNAc 作為亞洛曲蛋白受體（ASGPR）的配體，是一種特異性高表達于肝細胞膜表面的內(nèi)泌受體，幾乎沒有由其他細胞表達，因此也主要用于肝臟給藥。
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siRNA合成
| 服務類型 | 服務內(nèi)容 | 規(guī)格 | 純化方式 | 周期 |
|---|---|---|---|---|
| siRNA合成 | siRNA NC FAM | 2.5 noml | HPLC/OPC | 現(xiàn)貨 |
| siRNA NC | 2.5 noml | 現(xiàn)貨 | ||
| 普通siRNA | 2.5 noml起 | 5-7天 | ||
|
化學修飾或熒光標記siRNA（P=S，2-OMe，2’-F， Thiol，Chol，Biotin，F(xiàn)AM，Cy5，Cy3，等） |
咨詢 | 7-9天 | ||
| siRNA“三保一”套餐 | 3條siRNA（可加熒光） | 5 noml | HPLC/OPC | 5-7 |
| siRNA NC FAM | 2.5 noml | |||
| siRNA NC | 2.5 noml | |||
| siRNA positive control | 2.5 noml | |||
| 轉(zhuǎn)染試劑 | 100 μL | |||
| siRNA“四保一”套餐 | 4條siRNA（可加熒光） | 5 noml | HPLC/OPC | 5-7 |
| siRNA NC FAM | 2.5 noml | |||
| siRNA NC | 2.5 noml | |||
| siRNA positive control | 2.5 noml | |||
| 轉(zhuǎn)染試劑 | 100 μL |
我們可根據(jù)客戶提供的基因序列、Gene ID或Accession Number，免費設計三/四條siRNA，交付的產(chǎn)品保證至少一對可以有效的抑制相應基因的表達，即mRNA水平的抑制效率在70%以上(轉(zhuǎn)染效率至少達90%)。
siRNA篩選
| 服務類型 | 服務內(nèi)容 | 周期 |
|---|---|---|
| siRNA篩選 | 細胞轉(zhuǎn)染及優(yōu)化實驗 | 咨詢 |
|
雙熒光素酶報告基因系統(tǒng)篩選有效siRNA， 熒光定量PCR檢測mRNA水平的沉默效率 |
||
| Western Blot檢測蛋白情況 |
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定制化GaINAc修飾偶聯(lián)物
| 產(chǎn)品名稱 | 規(guī)格 | 交付周期 | 價格 |
|---|---|---|---|
| GalNac-siRNA | 研發(fā)級別（μg-mg） 制造級別（g） | 2周起 | 咨詢 |
| GalNac-ASO | |||
| GalNac-microRNA |
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References
1. Hu B, Zhong L, Weng Y, Peng L, Huang Y, Zhao Y, Liang XJ. Therapeutic siRNA: state of the art. Signal Transduct Target Ther. 2020 Jun 19;5(1):101. doi: 10.1038/s41392-020-0207-x.
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