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小核酸藥物化學(xué)合成平臺(tái): siRNA
發(fā)布時(shí)間:2024-10-23

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
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
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
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
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
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

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