众所周知，脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid,DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid,RNA）是生物细胞遗传物质的载体。在细胞中，根据中心法则DNA被转录成信使核糖核酸，而信使核糖核酸又被翻译成蛋白质，而蛋白质在调节生命活动中起着至关重要的作用。伴随分子生物学的快速发展，一些核酸被研究发现具有调控作用，例如：启动子、增强子、核酶、mRNA、miRNA、siRNA等。针对不同类别功能、作用机制进行的核酸新药研发日益成为当前新药开发的热门赛道。

与传统小分子化学药物和抗体类药物不同，核酸药物高度以来碱基互补配对原则参与基因转录和翻译的过程，可高效特异性调控致病靶基因或靶RNA。此外，核酸药物具有治疗效率高、药物毒性小、特异性强、应用领域广泛等优势，有望成为在小分子化药、抗体后出现的第三类重磅药物，具有广阔的研发和应用前景。

与基于DNA的疗法相比，基于RNA的疗法因其独特的理化性质和特征更具前瞻性。RNA可在DNA、RNA、蛋白质，三种生物大分子中发挥作用。RNA分子（例如：ASO、siRNA、miRNA）可直接通过碱基互补配对靶向mRNA和ncRNA。理论上说，RNA可通过选择正确的核苷酸序列靶向任何基因。人类基因组中大多DNA序列都已完成了非编码转录被，而已获批的蛋白质水平的靶向疗法（即小分子化药和抗体药物）只能对0.05%的人类基因组进行药物治疗。85%的蛋白质不能和小分子化药进行靶向结合。体外转录（IVT）mRNA可在进入细胞质后用于蛋白质替代治疗或免疫，并不会像DNA疗法那样发生不可逆转的基因组变化、诱发遗传风险。此外，通过CRISPR基因组编辑可以直接修改目标RNA序列治疗特定疾病。RNA aptamers可阻断蛋白质活性，作用过程类似小分子抑制剂和抗体。因此，RNA疗法可以拓宽药物靶点的范围这一优势，使得其成为最具吸引力的治疗方式。

关于RNA疗法的基础研发最早可追溯至1956年（Figure 1），Rich和Davies发表了第一个核酸杂交反应，证明RNA可以基于其碱基配对中的相同互补性形成与DNA相似的构型。这一发现为随后1993年发现miRNA（micro RNA）和1998年发现RNA interference奠定了基础，并指出RNA双链体的产生是RNA沉默的关键步骤。

1998年首款基于RNA疗法的药物Vitravene (Fomivirsen)中文名福米韦生，是FDA批准上市的第一个反义寡核苷酸类药物，于1999年获得EMA批准上市，由Isis Pharmaceuticals和Novartis联合研发。该药物由21个硫代脱氧核苷酸组成，主要用于治疗艾滋病(AIDS)病人并发的巨细胞病毒(CMV)性视网膜炎。通过对人类巨细胞病毒(CMV) mRNA的反义抑制发挥特异抗病毒作用；疗效维持久，给药次数少，不良反应轻。上市初期，市场对于抗巨细胞病毒药物的需求甚为迫切；随后由于高活性抗逆转录病毒疗法的发展，巨细胞病毒病例数量急剧下降。该药在欧洲和美国分别于2002年和2006年退市。

RNA大分子具有很多功能，可以简单分为coding或messenger RNA（mRNA）和non-coding RNA（ncRNA）。

【而ncRNA包括ribosomal RNA（rRNA）、transfer RNA（tRNA）、small nuclear（snRNA）、small nucleolar RNA（snoRNA）、long non-coding RNA（lncRNA）、short hairpin RNA（shRNA）、micro-RNA（miRNA）、transfer messenger RNA（tmRNA）、small interfering RNA（siRNA）、small activating RNA（saRNA）、piwi-interacting RNA（piRNA）、circular RNA（circRNA）、ribozymes和exosomal RNA。】

细胞内具体的位置和不同类型的RNA详见Figure 2.

RNA疗法的工作方式如下图所示，作用机理主要是通过寡核苷酸与mRNA通过碱基互补配对原则结合，进而干扰影响mRNA的代谢过程实现治疗目的。

（A）反义miRNA与目标miRNA的活性链互补，从而削弱内源性miRNAs的基因沉默效应，进而促进蛋白质的表达。

（B）增强内源性miRNAs的功能，减少细胞内蛋白的表达。

（C）阻断miRNA激动剂其被用来阻止RISC与特定的mRNAs结合，从而“阻断”miRNA结合部位，以增加相关蛋白质的表达。

通常，RNA疗法是通过利用细胞内的RNase H(G)或形成RNA诱导的沉默复合体(RISC)(D、E1、E2)来切割靶基因。在植物细胞中，miRNA与目标mRNA完全结合以降解(E1)，而在动物细胞中，因其不能与其目标mRNA互补，后者阻止核糖体并减少翻译(E2)。ASO能够调节mRNA(F)的剪接过程。它通过与异常的mRNA剪接位点结合来纠正错误的剪接。

而根据不同类型的RNA药物，下表展示了几种其具体的作用机制和作用靶点。

由此，RNA疗法的研发主要聚焦在两方面：一是反义RNA（antisense RNA），短寡核苷酸识别并与内源性RNA转录本中的互补序列杂交，从而进行改变。二是信使RNA（mRNA，messenger RNA），其编码某些肽或蛋白质的mRNA在细胞质中引发其短暂表达（例如，用于替代缺陷蛋白或提供疫苗抗原）。

伴随RNA生物学、生物信息学的发展，促使了RNA疗法的快速发展，并展现了如下驱动其快速发展的优势，诸如：RNA疗法具有可针对小分子化药不能靶向的靶点进行结合；与小分子和重组蛋白相比，可快速成本低廉的方式进行研发；可快速改变mRNA的结构序列用于个人精准化治疗适应不断变化更新的病原体。

RNA疗法的研发生产一般流程为：测序、靶点确定、序列设计和优化、递送技术研究、核酸合成、纯化、制剂及生产等。在研发过程主要需要克服以下三方面的障碍：

（1）组织中广泛存在的核酸酶会快速降解外源RNA；（2）将带负电的RNA传递通过疏水性的细胞膜；（3）外源RNA具有强烈的免疫原性，会导致细胞毒性并损害影响其翻译转化为治疗性蛋白质。

根据沙利文2022年5月发表的报告提到，小核酸药物（即本文所指ASO、siRNA、miRNA、Aptamer）研发过程中，在药效学、药代动力学、CMC、递送等方面遇到瓶颈。包括：递送效率低、靶向性差、脱靶毒性、免疫介导毒性、组织/细胞穿透性低、化学修饰方法严格、规模化生产难度高。对于mRNA产品研发，仍需解决mRNA设计方面的序列优化和核苷修饰技术的优化、提高体内表达蛋白质效率、高效安全递送、提高mRNA纯度、确保颗粒大小一致性、提高大规模生产时的包封效率，确保产品稳定并降低成本等。

针对研发过程中遇到的问题，需要以相应的技术路径解决。

在设计方面，需要准确获取致病基因的功能信息，有针对性的进行序列设计；在修饰方面，利用特定化学修饰方法优化结构，提高血清稳定性、降低毒性；

在合成方面，针对市场潜力大的产品进行液相合成技术研究，发展小核酸单体合成技术和发酵技术，保证产品质量并实现商业化收益；在制剂方面，通过复合药物开发、沉默多个信号通路的靶点，实现多靶点调控，提升药物疗效。

值得一提的是，核酸设计和制备工艺目前相对成熟，而向人体各组织细胞中递送药物是发挥其治疗功能的关键，也是RNA疗法面临的技术难点之一。目前递送过程中主要存在的难点包括：（1）核酸不稳定性，易于被血浆、组织中核糖核酸酶降解，被肝脏和肾脏快速清除；

（2）核酸自身免疫原性易被免疫系统识别；（3）药物靶向性差；

（4）核酸分子量大且带负电荷使其不易跨过细胞膜进入细胞质；

（5）在体内无法释放。针对上述这些难点，RNA疗法将重点聚焦了核酸分子改造、药物递送载体、偶联技术等方向的研究并提供多种解决思路。

对核酸分子进行改造，包括mRNA结构元件的设计和核酸分子的化学修饰两种方式，从而提高其稳定性增加翻译效率，延长半衰期。例如首个上市ASO药物Fomivirsen就是采用的硫代磷酸酯进行修饰。Alnylam公司开发的siRNA药物GIvosiran采用了核糖修饰的方法。药物递送以脂质体为代表应用为代表，其中尤以脂质纳米粒（LNP）最为受到头部公司诸如Moderna、Curevac公司应用最为广泛。但LNP递送存在一些缺点，例如mRNA递送时体内逃逸率低、LNP分子量大易引起过敏反应、LNP递送通常靶向肝脏限制适用范围、LNP易氧化降解、制备重现率差等。因此斯微生物采用了LPP等不同材料进行递送、此外外泌体递送因无免疫排斥、能够穿透血脑屏障的优势具有极大的应用潜力。采用生物偶联技术可促进细胞摄取、增强传递效率。主要应用N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）与肝脏细胞表面去唾液核糖蛋白受体结合，通过与小核酸药物形成缀合物，实现药物靶向递送并迅速内化，大幅度提升药物安全性、减少脱靶效应增强药效。2019年获批的Givlaari是首个使用GalNAc递送技术上市的RNA疗法药物。

基于RNA疗法的用药优势和广泛应用前景，近年来资本的关注，根据Nature发表的《RNA therapeutics on the rise》文章中提到RNA疗法相关公司融资额近年来迅速增加。2015年至2020年，上市寡核苷酸公司市值增长94.2%。自2015年以来，三家具有代表性的mRNA治疗公司（Moderna Therapeutics、BioNtech和CureVac）吸引了28亿美元的私人投资。其中Moderna创造了2018年规模最大的生物技术IPO，市值约为76亿美元。自2017年以来，RNA相关的小分子公司已经筹集了大量投资，包括那些直接针对RNA的公司（向Arrakis、Expansion、Skyhawk和Ribometrix提供了2.62亿美元资金），以及针对表位转录组学相关蛋白质的公司（向Accent、Storm、Gotham和Twentye-Seven Therapeutics提供了1.94亿美元资金）。

RNA疗法领先的生物技术公司除获得资本助力外，许多MNC公司同样通过合作研发持续布局，例如由华人科学家何川（Chuan He）教授与Howard Chang教授等人于2018年共同创立Accent Therapeutics，于2020年与AstraZeneca宣布达成了一项价值达11亿美元的合作，双方将合作开发靶向RNA修饰蛋白（RMPs）的转化疗法来治疗多种癌症，并将这种疗法商业化。根据合作协议条款，Accent Therapeutics将负责该项目的临床前研发，直至一期临床试验结束。由AZ主导后续研发和商业化活动 。Accent Therapeutics将获得5500万美元的预付款，并在项目中以期权和里程碑付款的形式获得最高11亿美元的资金，以及在净销售额中获取5%或10%~20%的特许权使用费。

目前RNA疗法通过获批上市证实可应用至罕见病，特别关注神经系统疾病和肝脏疾病，多数属于孤儿药。而美国、欧盟对罕见病药物支付体系的建立与完善吸引了众多资本入局，力求寻找新的增长点。而国内RNA疗法产业处于起步阶段，同时对孤儿药领域开发仍存在政策提升的空间。亟待加强对罕见病研究的研发支持和绿色通道建立。重点突破科研领域中药物稳定性、免疫原性、靶向性、药物体内逃逸率等问题。

RNA疗法毋庸置疑已受到广泛的，不论生物技术企业还是资本市场的注意，随着核酸稳定性增强技术和递送技术的成熟，相信未来会有更多RNA疗法的药物从临床走向应用。但整体RNA疗法在体内除肝脏以外的器官中递送，仍有难点。未来将在多器官靶向方面，突破现有靶向肝脏限制，通过加强生物膜结构和调控规律的研究，提高递送的准确性、进一步提升RNA疗法的药效，监控长期安全性问题。此外，在储存和运输的稳定性方面仍需要持续把控和降低成本。

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