第三代siRNA药物:核酸修饰+靶向递送

昨晚发的有关RNAi的文章,评论里面不少有关递送的讨论,也一起进一步探讨下。

siRNA要想入胞有两大挑战:一个是siRNA暴露血液会有稳定性问题并造成免疫原性;一个是大分子量负电的siRNA无法自己跨膜进入胞内。

第二代的脂质体递送,因为把siRNA包裹在脂质体内保护起来,就避免了siRNA降解也避免了对免疫系统的刺激;而且脂质体和细胞膜的双层脂质层可以融合后释放到胞内。使得siRNA全身给药变得可能,包括2018年获批的Patisiran就是用了Arbutus的LNP技术。

第三代siRNA药物:核酸修饰+靶向递送

但脂质体递送也有自己的问题:脂质体这个载体的分子量可能是siRNA递送对象的十数倍,这些脂质分子本身也有免疫原性,会带来安全性问题;另外,未加缀合修饰的脂质体本身无法实现靶向递送,这多少会限制疗效并且影响安全性

基于GalNAc缀合物的直接靶向递送的siRNA是第三代siRNA药物,之所以归入新的一代,是因为跟第二代脂质体递送足以形成“降维攻击”的优势差:“直接”递送,避免了脂质分子的免疫原性和细胞毒性;“靶向”提高疗效的同时增加了安全性。

但要实现这两点,就要求在“核酸修饰”和“递送系统”上有根本性突破

1. 核酸修饰——裸siRNA会被胞外的TLR3/7/8和胞内的RIG1/MDA5,当成入侵核酸会诱发免疫原性,所以首先需要突破核酸修饰的问题;在这块,最重要的贡献来自Alnylam化学家推动的fully 2′ modification,即在ribose ring的2号位上用F或Ome修饰就可以显著降低免疫反应、增加稳定性和半衰期。Alnylam第一代修饰的“STC”技术,就是将2’OH全部替换为2′-F和2′-Ome;第二代升级的“ESC”技术,提高了2′-Ome含量,在Passenger的5’端增加2个硫代临酸酯,因此增加了5-10倍的potency;而最新一代的“ESC+”技术进一步提高了2′-Ome比例的同时在关键位保留了2′-F修饰,包括引导链的2号位的2’F修饰,ESC+将EC50降低8倍,同时显著延长了持续性。

因为是Alnylam引领的核酸修饰,这会带来巨大的先发优势,这就是为何整个行业前几个siRNA药物全部来自Alnylam。其实,Arrowhead现在领先的HBV项目,Alnylam早在2016年就已推进临床也是比Arrowhead早了2年,只是后来内部修饰技术升级后,主动放弃了ALN-HBV改推升级后的ALN-HBV02才变落后;ALN-AAT02也是类似情况。

2. 靶向递送——核酸修饰能解决稳定性和免疫原性问题;但仍然无法解决“入胞”问题。“GalNAc缀合”作为第一个“爆款”的靶向递送技术,很多人归功于IONIS或Alnylam的贡献,但事实上在这两家公司之前这一技术就已经相对成熟:1965年,ASGPR作为第一个动物凝集素而被发现,这是一个高度特异的肝脏细胞表面受体,结合配体后可以引发胞吞而实现肝靶向递送给药;1971年,通过缀合唾液酸铁蛋白向肝脏靶向递送了nonglycoprotiens,首次在临床上验证了“肝脏细胞靶向递送”的概念;1990s初期,多价半乳糖和GalNAc形成结构明确的DNA结合的配体缀合物得以被阐述;1999年Biessen实验室开发了用于ASO(反义核酸)递送的Tris-Galactoside,通过GalNAc祝贺让ASO的肝靶向提高了10倍;到2000s初,我们现在看到的基于“GalNAc缀合”再借助“ASGPR胞吞”的递送系统开始成型;当然至少在siRNA领域,Alnylam也还是再次率先将GalNAc技术推进到了临床产品。

从上面可以看到,“核酸修饰”和“靶向递送”是三代siRNA的技术核心,尤其核酸修饰是更为关键的突破。三家的GalNAc递送原理是相通的,修饰上估计也差不大,这很大程度上归功于率先突破核酸修饰的Alnylam公开其修饰思路

这里有一个非常有意思的延伸细节:我们去看Alnylam的推介资料,会发现它把自己产品的核酸修饰思路一五一十地清晰地展示给大家;之前也是,Alnylam突破核酸修饰后很早就主动发表文献告之天下,毫无藏着掖着的意向。相比之下,反倒是“跟随者”角色的Arrowhead和Dicerna对自己修饰技术讳莫如深,比如Arrowhead一贯是卡通示意,而查不到具体的核酸结构和修饰思路。

这点很有意思,很多人觉得Alnylam“傻”、在帮助竞争对手;我们倒觉得换个角度看,也是Alnylam的一种自信,富裕的人更容易慷慨,Alnylam对后面技术的竞争优势有信心才会如此透明公开。类似的,曾经那个如此愿意透明共享的美国是个强大的国家;当美国也开始出现闭关锁国“藏着掖着”的时候,未必是个好的信号。等哪天Alnylam也开始对自己新技术绝口不言的时候,反而可能是优势不再绝对领先的信号。

 

第三代siRNA药物:核酸修饰+靶向递送

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