小核酸藥物的春天來(lái)了?
小核酸藥物全球市場(chǎng)規(guī)模從2016年0.1億美元已增長(zhǎng)至2021年32.5億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)217.8%,預(yù)計(jì)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(shí)間 | 藥物 | 公司 | 適應(yīng)癥 | 類別 |
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1998 | Vitravene | Ionis/Novartis | 巨細(xì)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)不良癥 | ASO |
2019 | Givosiran | Alnylam | 急性肝卟啉癥 | siRNA |
2020 | Viltepso | Nippon Shinyaku | 肚氏肌營(yíng)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(yíng)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(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(qiáng)、作用靶點(diǎn)多、研發(fā)成功率高,具有不可限量的發(fā)展?jié)摿?。目前全球小核酸藥物平均每年獲批約2款,占FDA批準(zhǔn)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(lái),必然要經(jīng)受得住寒冬的考驗(yàn)。
小核酸藥物研發(fā)仍然存在部分技術(shù)難關(guān)有待突破,包括RNA設(shè)計(jì)、化學(xué)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(wèn)題。一旦技術(shù)問(wèn)題實(shí)現(xiàn)突破,小核酸藥物有望迎來(lái)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(lái)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 |
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分子結(jié)構(gòu) | 單鏈的核苷酸分子 | 互補(bǔ)的雙鏈RNA分子 |
作用機(jī)制 | ASO藥物通過(guò)與目標(biāo)基因mRNA結(jié)合以阻止其翻譯為蛋白質(zhì)。 | siRNA藥物通過(guò)與目標(biāo)mRNA結(jié)合并誘導(dǎo)RNA干擾來(lái)降解mRNA。 |
特異性 | ASO藥物特異性相對(duì)較高,易于針對(duì)特定的mRNA進(jìn)行治療。 | siRNA藥物的特異性略低,因?yàn)樗鼈兛赡芘c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(zhǎng)的藥物效果,因?yàn)樗鼈兛梢栽隗w內(nèi)停留更長(zhǎng)的時(shí)間。 |
總的來(lái)說(shuō),ASO藥物和siRNA藥物都是潛在有效的RNA干擾技術(shù),與ASO相比,siRNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以反復(fù)多次引導(dǎo)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(duì)特定疾病的研究和理解,以及對(duì)藥物的針對(duì)性需求。
siRNA發(fā)展歷程
siRNA是與靶基因互補(bǔ)的長(zhǎng)度為21-25nt的小片段雙鏈RNA。目前,siRNA技術(shù)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(shí),siRNA技術(shù)也在不斷發(fā)展,如引入化學(xué)修飾、載體等改進(jìn)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(xué)家發(fā)現(xiàn),他們發(fā)現(xiàn)雙鏈RNA(dsRNA)可以介導(dǎo)RNA干擾(RNAi),通過(guò)切割靶向mRNA的siRNA來(lái)抑制基因表達(dá)。這項(xiàng)研究引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注,并使RNAi成為熱門研究領(lǐng)域。
》2001年,Elbashir等人首次報(bào)道了使用合成的siRNA分子實(shí)現(xiàn)RNA干擾的方法,并成功抑制了EGFP基因的表達(dá)。隨后,siRNA技術(shù)被廣泛用于基因沉默、基因功能研究和潛在的治療應(yīng)用等領(lǐng)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(dá)異常導(dǎo)致的疾病。
》截至2022年,Alnylam公司共有四款RNAi療法獲得美國(guó)FDA的批準(zhǔn)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(jī)制
siRNA分子由21-23個(gè)核苷酸組成,由一個(gè)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(dǎo)沉默復(fù)合物)中,并與RISC中的蛋白酶一起將其單鏈化。siRNA的作用機(jī)制可分為以下步驟:
1. siRNA與RISC復(fù)合物結(jié)合:siRNA進(jìn)入細(xì)胞后,與RISC(RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物)復(fù)合體結(jié)合,形成“活性RISC復(fù)合物”。
2. siRNA解旋并與目標(biāo)mRNA互補(bǔ)配對(duì):RISC復(fù)合物解旋siRNA,將其中的單鏈RNA(“導(dǎo)引鏈”)與靶mRNA的互補(bǔ)區(qū)域配對(duì)。該配對(duì)主要是由siRNA的5'端部分與目標(biāo)mRNA的3'端非翻譯區(qū)(UTR)的互補(bǔ)區(qū)域結(jié)合,形成RNA-RNA雙鏈復(fù)合物。
3. 靶mRNA切割或翻譯抑制:RISC復(fù)合物中的“核酸酶活性中心”利用導(dǎo)引鏈作為模板,對(duì)靶mRNA進(jìn)行特定位置的剪切,從而破壞其結(jié)構(gòu),并導(dǎo)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(guān)鍵作用機(jī)制。
siRNA化學(xué)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(xì)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(duì)siRNA進(jìn)行化學(xué)修飾是提高其生物利用度和臨床應(yīng)用價(jià)值的重要途徑。siRNA化學(xué)修飾的方法主要包括以下幾種:
1. 磷酸二酯鍵修飾:通過(guò)化學(xué)改變siRNA磷酸二酯鍵的結(jié)構(gòu),可以提高siRNA在細(xì)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(jìn)行修飾,可以提高其與mRNA的配對(duì)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(xué)修飾基團(tuán),可以改變siRNA的結(jié)構(gòu)和親水性,從而提高siRNA在細(xì)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(xì)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(xué)修飾雖然可以提高其生物利用度和臨床應(yīng)用價(jià)值,但也可能對(duì)siRNA的靶向性和安全性產(chǎn)生影響。因此,需要根據(jù)具體應(yīng)用情境和研究需要,綜合考慮化學(xué)修飾的選擇和優(yōu)化。
siRNA遞送方式
siRNA在細(xì)胞內(nèi)的遞送是一個(gè)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(dǎo)遞送:利用納米粒子等載體將siRNA包裝成復(fù)合物,以提高其細(xì)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(jìn)入人體后會(huì)引起免疫反應(yīng),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(shí)驗(yàn)。
2) 靶向遞送:通過(guò)利用針對(duì)腫瘤細(xì)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(dǎo)向到腫瘤細(xì)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(shí)驗(yàn)。
3) 直接注射遞送:將siRNA溶解在鹽水、PBS等緩沖液中,通過(guò)直接注射到腫瘤組織或其他組織中,以達(dá)到直接傳遞siRNA的目的。這種方法比較簡(jiǎn)便,適用于In vivo的實(shí)驗(yàn)。
不同的siRNA遞送方式有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。在具體應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要和研究目的進(jìn)行選擇和優(yōu)化。同時(shí),siRNA遞送還存在一些挑戰(zhàn),如細(xì)胞毒性、免疫反應(yīng)和生物穩(wěn)定性等問(wèn)題,需要繼續(xù)加強(qiáng)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(dá)于肝細(xì)胞膜表面的內(nèi)泌受體,幾乎沒(méi)有由其他細(xì)胞表達(dá),因此也主要用于肝臟給藥。
泓迅生物助力siRNA藥物研發(fā)
泓迅生物擁有標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)流程,領(lǐng)先設(shè)計(jì)與先進(jìn)制造,為客戶提供優(yōu)質(zhì)的siRNA化學(xué)合成平臺(tái)!多種siRNA修飾類型與定制化寡核苷酸偶聯(lián)物,μg-g級(jí)合成規(guī)格,滿足您從研發(fā)級(jí)別到制造級(jí)別的應(yīng)用需求。
siRNA合成
服務(wù)類型 | 服務(wù)內(nèi)容 | 規(guī)格 | 純化方式 | 周期 |
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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(xué)修飾或熒光標(biāo)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(fèi)設(shè)計(jì)三/四條siRNA,交付的產(chǎn)品保證至少一對(duì)可以有效的抑制相應(yīng)基因的表達(dá),即mRNA水平的抑制效率在70%以上(轉(zhuǎn)染效率至少達(dá)90%)。
siRNA篩選
服務(wù)類型 | 服務(wù)內(nèi)容 | 周期 |
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siRNA篩選 | 細(xì)胞轉(zhuǎn)染及優(yōu)化實(shí)驗(yàn) | 咨詢 |
雙熒光素酶報(bào)告基因系統(tǒng)篩選有效siRNA, 熒光定量PCR檢測(cè)mRNA水平的沉默效率 |
||
Western Blot檢測(cè)蛋白情況 |
泓迅生物為客戶提供有效的siRNA篩選服務(wù),提供的實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括:實(shí)驗(yàn)方法、步驟、照片及相關(guān)數(shù)據(jù)等。
定制化GaINAc修飾偶聯(lián)物
產(chǎn)品名稱 | 規(guī)格 | 交付周期 | 價(jià)格 |
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GalNac-siRNA | 研發(fā)級(jí)別(μg-mg) 制造級(jí)別(g) | 2周起 | 咨詢 |
GalNac-ASO | |||
GalNac-microRNA |
泓迅生物可根據(jù)客戶需求提供GalNac遞送分子合成、定制化GalNac修飾偶聯(lián)物,產(chǎn)品包括GalNac-siRNA、GalNac-ASO、GalNac-microRNA等。
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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