张宏道 吴立刚 | 小RNA药物研究进展与展望

文摘   2024-09-17 07:07   上海  

1998年,有研究发现,双链RNA(double strand RNA,dsRNA)是秀丽隐杆线虫基因转录后沉默的诱因,首次提出了“RNA干扰(RNA interference)”的概念[1,2],完美解释了此前植物和真菌中由RNA引起的基因沉默的谜题。随后,在果蝇中证明,dsRNA被加工生成了21~23 bp的小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)来发挥RNAi效应。siRNA与细胞内的Argonaute(Ago)等蛋白质形成RISC复合物(RNA-induced silencing complex),识别mRNA中与其碱基反向互补配对的序列,通过Ago的内切核酸酶作用直接切割mRNA,并导致该mRNA迅速降解。进一步研究证明,RNAi现象在果蝇、拟南芥、斑马鱼和哺乳动物等真核生物中普遍存在,是生物在长期进化过程中产生的一种监控机制,用来抵御病毒感染、沉默基因组中的转座元件,并参与了对内源基因的表达调控[3-5]。更为重要的是,外源导入的siRNA可以用于在转录后水平调控细胞内几乎任何基因的表达,不仅可以作为重要的遗传学研究工具可广泛应用于生物体内基因功能的研究,还被进一步开发成小核酸靶向药物用于疾病治疗。2006年,诺贝尔生理学或医学奖授予发现了RNAi现象的Craig C. Mello和Andrew Fire教授,进一步吸引了基础研究和制药行业的大量研究团队和资金投入到这一领域[6,7]
RNAi药物效应发挥借助siRNA与靶基因互补配对。因此,通过对siRNA序列进行合理的“编程”设计,理论上任何RNA靶点均可成药,相较于小分子药物具有天然的优势。然而,早期进入临床试验的RNAi药物使用的都是未修饰或轻微修饰siRNA,表现出微不足道的临床药效和难以接受的免疫毒性[8-10]。大量临床试验的接连失败让人们意识到,siRNA成药面临极大的挑战,并迅速演变为对RNAi成药可能性的怀疑。2010年,罗氏、默克和辉瑞等大型制药公司纷纷抛弃RNAi治疗领域,siRNA药物开发进入低谷期[11]
部分坚持下来的制药公司和学术研究人员吸取前期临床试验失败的教训[12],在siRNA设计、序列选择、化学修饰以及递送方式等方面做出了一系列重要工作,极大改善了siRNA的安全性和有效性[6,7,13-15]。随着靶点选择、验证策略和合成能力的进一步成熟,诞生了较多安全且高效的候选RNAi药物。2018年8月,第一款siRNA的新型药物——ONPATTRO(patisiran),用于治疗成人遗传性转甲状腺素蛋白(hATTR)淀粉样变性引起的多发性神经病变(polyneuropathy),被美国食品药品监督管理局(FDA)和欧盟委员会(EC)批准上市。到目前为止,用于治疗遗传病或孤儿病、心脏代谢疾病、肝脏代谢病的siRNA药物如inclisiran、givosiran、lumasiran、vutrisiran和nedosiran相继获批上市。siRNA药物的发展开始进入快车道,展现出了极为广阔的应用场景和巨大潜力。

1 结构

RNAi药物长度主要在15~30 bp之间。有研究表明,dsRNA长度小于15 bp时无法与RNAi分子机器有效结合,而大于30 bp时存在激活蛋白质激酶R(protein kinase R,PKR)通路,因而具有诱导细胞毒性的风险[16]。当前最主流的RNAi药物结构为19~21 bp双链小RNA,一般guide链3′末端存在2 nt的悬垂,当前已上市的6款RNAi药物中的5款均使用类似结构(图1)。这类小RNA不依赖体内Dicer或Ago的加工,直接由TAR RNA结合蛋白(TAR RNA-binding protein,TRBP)介导与Ago结合,随后guide链被保留、passenger链解离,进而形成成熟RISC复合体[17]。一般来说,两条链中靠近5′端区域的碱基配对强度更弱的那条链更容易被选择为guide链[18,19]。因此,在序列设计时需要尽量保证guide链5′端比passenger链5′端拥有更多的A和U碱基。此外,通过合理的修饰设计也可以在一定程度上提高链的选择性。为了尽可能减少passenger链被保留的可能,研究人员从结构出发设计了不对称siRNA。这类siRNA拥有更短的passenger链,介于15~16 nt之间,无法有效地与Ago蛋白结合形成RISC复合体[18,20]。此外,还可以使用分段的passenger链以确保guide链与Ago结合。这类小RNA被称为sisiRNA(small internally segmented interfering RNA)[21]
图1 常见RNAi药物序列结构
基于真核细胞内Dicer加工途径的底物结构,研究人员设计了小发卡RNA(short hairpin RNA,shRNA)。shRNA拥有27~30 bp配对区域,通过4个未配对碱基相连。shRNA在细胞内被Dicer识别和切割,产生带有3′末端悬垂的siRNA,进一步与Ago蛋白结合并组装成具有功能的RISC复合物。相较于siRNA,shRNA具有更高的RNAi活性和更可靠的guide链选择性[22]。而siRNA则无需体内切割和加工,因此可以添加更复杂的修饰组合,具有更高的代谢稳定性。为了兼顾siRNA和shRNA特点,Dicerrna制药推出了GalXC平台。该平台将完整shRNA拆分为两段,体外合成并添加修饰。两段序列组合后形成具有一个缺口的shRNA,而该缺口恰在Dicer切割部位。这样的设计既保证了修饰添加以提升代谢稳定性,又保证了体内有效加工和成熟(图1)。2023年获批上市的nedosiran就是基于GalXC平台研发的RNAi药物。
基于miR-451特别的加工成熟机制[23-25],研究人员设计了单链Ago2加工小干扰RNA(single-stranded Ago2-processed interfering RNA,saiRNA)[26]。saiRNA同样具有发卡结构,但配对区域只有18 bp,其加工不依赖Dicer,而是依赖于Ago2的切割和5′外切核酸酶PARN的修剪。包括人类在内的哺乳动物表达四种Ago蛋白(Ago1-Ago4),它们均可以结合siRNA,但其中只有Ago2具有核酸内切酶活性,即只有saiRNA与Ago2结合才能被加工成熟并形成有功能的RISC复合物;与Ago1/3/4结合的saiRNA均无法被加工,因此不能发挥基因沉默活性。另一方面,在saiRNA加工成熟过程中,Ago2切断passenger链,避免产生passenger链来源的沉默复合物。这些加工特性决定了saiRNA比siRNA具有更低的脱靶率,有很高的应用潜力。但大量的核酸修饰会影响saiRNA的加工效率,因此如何合理优化结构和修饰是未来需要重点解决的问题。
不同结构类型的小RNA具有其独特的优点和缺点,如对称siRNA裸露单链区域较少,稳定性更高,但其链选择性可能存在缺陷;不对称siRNA增强链选择性高但稳定性较弱,通常需要使用更多硫代磷脂键连接裸露的单链区域以提升稳定性;sisiRNA由于passenger链分成两个10~11 nt的小片段,配对区的热稳定性较差,制剂质量较难控制;shRNA可提升链选择性和活性,saiRNA可降低脱靶活性,但两者均面临修饰添加困难以及代谢稳定性问题。因此,RNAi药物开发过程中需要根据靶序列特点和可设计siRNA区域特性,选择最佳的RNAi药物结构。

2 序列设计
RNAi药物的有效性和安全性与其序列息息相关[27]。RNAi药物序列设计除了参考已知的一些设计规则[28]外,通常需要借助生物信息学手段,分析包括mRNA表达水平、SNP数量与位置、序列特异性以及同源性等靶标遗传学信息,另外还需要分析预测siRNA活性、特异性和跨物种靶向性等特性,以提升RNAi药物的开发成功率[6]
但需要注意,当前计算预测的siRNA活性与其真实生物活性之间还存在较大差距,计算预测并不能完全替代实验筛选。首先,裸序列和修饰序列活性不同。序列修饰会改变guide链的配对热稳定性或与蛋白质的亲和性,进而导致siRNA活性改变。但当前大多数可用的siRNA预测算法均是基于未修饰siRNA产生的数据。有研究表明,这类算法无法准确预测修饰siRNA的活性[29]。其次,RNAi过程复杂,影响计算预测的准确度,靶向序列的二级或三级结构、RNA结合蛋白、RNA亚细胞定位、细胞类型等都会影响siRNA效率的判定[30-33]。如果算法建立时没有考虑这些因素,这种源于序列可及性、细胞类型等差异而导致的效率变化则无法与序列本身效率区分,进而干扰预测算法的准确性。因此,需要建立基于修饰siRNA活性数据的计算预测算法,并借助更多维度的信息或者更加智能的模型来提升预测的准确性[34]

3 修饰

合理修饰可以赋予siRNA独特的体内分布、降解清除、内吞和释放等特征。维持siRNA高活性的同时增加其靶向性、安全性和持久性,是RNAi药物成功的关键。早期研发的bevasiranib、AGN211745和ALN-RSV01等siRNA备选药物,都因为过高的临床毒性和不明显的临床药效而未能进入Ⅱ期临床试验[8,9]。随后,研究人员借鉴ASO药物积累的经验,开始对siRNA进行添加修饰的探索(图2图3)。研究发现,尽管半修饰siRNA可以维持RNAi活性并且降低部分免疫反应,但依然容易降解[35]。而全修饰siRNA,无论是使用规则组合(如一条链均添加2′-Ome修饰,另一条链均添加2′-F修饰;或每条链均交替添加2′-Ome和2′-F修饰)或是使用不规则组合(如Alnylam的enhanced stability chemistry,ESC),均能提升siRNA代谢稳定性、降低免疫性和维持活性[7,36-38]。已上市6款RNAi药物中的5款均为全修饰siRNA,仅有最早上市的patisiran使用了部分修饰,其依赖脂质纳米颗粒递送以抵抗体内降解(图3)。
图2  RNAi药物常用修饰和递配体
图3  RNAi药物修饰模式
目前,几乎所有在研siRNA骨架中都引入了2′-Ome、2′-F和硫代磷酸酯(PS)这三种主流修饰。其中,2′-Ome和2′-F修饰可有效减少由2′-OH介导的RNA水解和内切酶对siRNA药物的攻击,并减少其免疫原性和脱靶[39-41]。siRNA药物对2′-OMe、2′-F的容忍程度较高,可添加于序列的大部分位置,但也存在例外。如全链2′-OMe修饰的siRNA没有任何活性[42,43]。与2′-OMe相比,2′-F修饰的siRNA更符合其天然构象[44],具有更强的兼容性和热力学稳定性[7],但有研究表明,siRNA中2′-F修饰过多会导致毒性增加[45-47]
2′-Ome和2′-F能够赋予siRNA抵抗内切酶降解的能力,而PS修饰将其中一个非桥接磷酸盐氧原子用一个硫原子取代[45,46],能显著增强对外切核酸酶的抵抗能力。与未修饰的寡核苷酸相比,PS修饰的寡核苷酸具有更强的疏水性和更稳定的分子结构,且与RNAi途径的相关蛋白质具有更高的亲和力[47]。但也有研究表明,过多的PS修饰会增强siRNA或寡链核酸的毒性,降低其对基因的沉默能力[48-50]
除了以上三种最常用修饰外,其他修饰如LNA(locked nucleic acid)、UNA(unlocked nucleic acid)、PNA(peptide nucleic acid)、2′-5′ phosphodiester linkage和GNA(glycol nucleic acid)等在siRNA骨架上也均有使用[6,15]。在siRNA种子区域(seed region)添加GNA修饰(如guide链第6或7位)可降低seed region配对热力学稳定性,减少seed region介导的脱靶[51]。将LNA引入siRNA可显著提高其热稳定性、增加碱基配对的亲和力、调节siRNA的特异性、减少siRNA的脱靶效应并增强siRNA的活性[52]。除了siRNA骨架上修饰,其他位置的修饰也能提升siRNA的稳定性及效能或赋予其独特的特性。siRNA guide链5′单磷酸对Ago2结合至关重要,但在体内极易降解为5′-OH[53-55]。5′-(E)-vinylphosphonate(5′-VP)修饰将桥接的一个氧原子替换为碳原子产生一种固定的构象,无法被体内磷酸酶切割而增加了代谢稳定性,与Ago2 MID结构域的亲和力增加而提升了体内活性[56-59]。在passenger链5′端添加morpholino类似物可以提升guide链的选择性[60]。在passenger链5′端引入单个UNA可以在siRNA中引入化学不对称,进而阻碍其进入RISC复合物,减少由passenger链引起的脱靶效应[61]

4 递送

siRNA是相对分子质量大小为14 000左右的亲水性聚阴离子,长度为7~8 nm,直径为2~3 nm, 因此siRNA不易穿过细胞质膜,却容易被肾小球清除并过滤到尿液中。如果没有递送系统,90%以上的siRNA将会被快速从体内清除,极大地限制了siRNA药物在特定组织或细胞的累积,造成极低的生物利用率[62-65]。体内siRNA递送面临来自循环系统[66]、血管外渗、组织渗透、细胞摄取[67,68]和内吞体逃逸[69]等多方面的挑战,对siRNA的代谢稳定性、多种屏障渗透性和靶向器官富集能力等提出了极高要求。目前,siRNA递送系统主要包括两大类:以纳米结构包裹siRNA进行递送的纳米颗粒(nanoparticles)[12,70][如脂质纳米颗粒(lipid nanoparticles,LNP)][71-73]、聚合物(polymer)[74,75]、核酸纳米结构[76]、外泌体(exosomes)[77,78]等;以偶联配体介导的核酸适体(aptamers)[79,80]、抗体[81,82]、多肽[83]以及以N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)[84]为代表的小分子等。

siRNA肝脏递送已有多种成熟方案,包括GalNAc和LNP等方式。当前已上市的6款siRNA药物均靶向肝脏,其中givosiran、lumasiran、inclisiran、vutrisiran和nedosiran使用GalNAc递送,patisiran使用LNP递送[6]。无唾液酸糖蛋白受体(asialoglycoprotein receptor,ASGPR)是肝细胞膜表面特异性表达的内吞受体,能够在细胞膜和内吞体膜之间快速循环[85],是肝脏靶向递送的理想受体[86]。2014年,Alnylam公司将与ASGPR具有高亲和力的GalNAc(Kd=2.5 nmol/L)连接到siRNA,证明了该递送配体不但不影响siRNA活性和稳定性,同时还能够高特异性地靶向递送siRNA进入肝细胞。

肝外靶向递送则更加复杂,需要更加深入理解siRNA清除和生物分布的基本规律。体内siRNA主要通过肝脏代谢清除和肾脏过滤清除,缺乏有效递送系统的siRNA将迅速地从体内清除,无法在靶器官达到有效积累。一般来说,高疏水性siRNA偏向被肝脏清除,而高亲水性siRNA偏向被肾脏清除。siRNA生物分布受到注射部位、siRNA理化性质和清除等因素影响。与皮下注射相比,静脉注射显示出更高的血液siRNA浓度,但是清除的速度也更快[87,88],即皮下注射表现出一种缓释的效果。通过添加额外基团或使用二价和四价siRNA的形式可以增加siRNA相对分子质量,极大降低肾脏清除速度[64]

随着siRNA理化性质及对其体内代谢富集等研究的逐渐深入,一些具有潜力的肝外递送方式陆续被发现。首先,与GalNAc-ASGPR组合类似,其他细胞表面小分子配体也可以被用于特定细胞的siRNA递送。偶联叶酸的siRNA能够被特异性递送至表面高表达叶酸受体的细胞,一般是快速增殖的肿瘤细胞,达到特异性杀伤肿瘤细胞的目的[89-91]。其次,一些脂质或类脂质分子同样可用于siRNA递送。偶联二十二碳酸(docosanoic acid,DCA)或磷酸胆碱二十二碳酸(phosphocholine docosanoic acid,PC-DCA)等脂质分子能显著改善siRNA的系统性分布,在包括肌肉、心脏和脂肪在内的多个肝外组织中具有显著的siRNA富集效应(图2)。目前,用于治疗先兆子痫的DCA或PC-DCA偶联的siRNA正在进行Ⅰ期临床试验[41,92]。其他类型包括抗体或抗体片段[93,94]、多肽[95]、工程蛋白[96]和核酸适配体[97-99]等缀合物同样可实现siRNA的肝外靶向递送。

除了上述系统性肝外递送系统,局部注射配合具有细胞膜穿透能力配体的递送系统也被开发出来。偶联亲脂性分子2′-O-十六烷基(2′-O-hexadecyl,C16)的siRNA能够被附近细胞高效摄取,配合中枢神经系统、眼、肺组织等器官的局部注射或给药,可实现上述器官的特异性递送[58]。花生四烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)是哺乳动物大脑中最丰富的多不饱和脂肪酸,偶联DHA的siRNA配合局部注射实现了大脑同侧纹状体和皮质中靶基因的高效沉默[100,101]

5 靶点选择与其他

RNAi药物通过沉默细胞内基因表达实现对疾病的干预,因此针对疾病选择相关的靶基因是RNAi药物开发的关键之一。靶基因的选择需要强有力的表型和遗传数据支持。尽管分析病理组织或者相关动物模型可以将一些基因认定为某类疾病相关的靶基因,但通常敲除或敲低这些基因无法达成治疗疾病的目的。一方面,这些基因表达改变可能只是疾病发生发展的副产物;另一方面,可能存在其他功能冗余基因共同参与疾病发生。因此,靶基因的选择必须基于十分严谨的科学证据,确认所选靶基因在疾病发生发展中起着独一无二、决定性的推动作用。鉴于目前普遍使用的小动物模型在代谢、免疫等不少方面与人类存在较大差异,整合分析动物模型结果和人类遗传统计数据能够提供更准确的信息。
靶基因表达量、mRNA生成和降解速率、靶细胞递送方式、靶细胞增殖速率等因素同样需要仔细考量。靶标表达量过高容易超出siRNA调控范围,此时可考虑选择其上游调控基因,或者与其他治疗方法联合使用。应避免挑选RNA生成和降解速率过快的靶标,这可能会对siRNA调控效果产生负面影响[102]。快速增殖的细胞如肿瘤细胞会导致细胞内siRNA被迅速稀释,需要重复给药保证疗效。相较于小分子药物,RNAi药物特异性高、持久性强,因此使用已成功的小分子药物靶点开发RNAi药物也是靶点选择的可行思路[103]
RNAi药物序列和修饰决定其稳定性、特异性和有效性,需要精心设计、筛选和评估。序列设计可参考部分经实验验证的规则并借助相关设计软件或网站进行初步挑选[27,104]。RNAi药物毒性主要源于种子区域与非靶标mRNA配对而造成的脱靶[51],因此种子区域的全转录本配对情况是需要重点关注的一项指标。在疾病相关细胞模型中进行序列筛选是最佳选择,但大多数情况下疾病相关细胞系并不存在。此外,细胞培养、转染效率和检测方式的复杂性等进一步增加了使用疾病相关细胞系筛选siRNA的难度。报告基因系统则相对简单、可控,可用于评估siRNA靶标沉默活性。但报告基因系统丢弃了靶基因的天然特性,如RNA高级结构、RNA结合蛋白和特殊调控通路等,需要更多的筛选和验证。裸序列和修饰序列活性可能存在较大差别,因此用于筛选的siRNA可以添加一种固定修饰模式,便于维持结果稳定和相互对比。体外筛选结果与体内效果并不能完美对应,但通常体外筛选中具有最大抑制效率或最低半抑制浓度(IC50)的候选siRNA在体内表现较好。
RNAi药物开发是一项复杂的系统工程,虽然有规律可循,但并不存在通用范式。如在设计针对病毒的siRNA序列时需要将病毒RNA高级结构纳入重点考虑范畴,且筛选时尽量避免使用报告基因系统[59]。一般认为内吞体逃逸是siRNA功效发挥的限速步骤[85],但代谢稳定的全修饰siRNA稳定存在于内吞体并缓慢释放,是RNAi药物长效性的关键[87]。但如果用于抵抗病毒感染或者杀伤快速扩增的肿瘤细胞,这种缓慢释放的方式则不可取,需要选择能增加内吞体释放的递送方式。

6 展望

我们正在见证RNA药物的蓬勃发展,无论是mRNA药物还是siRNA药物都在近五年内经历了快速发展并取得了巨大成就。其中,siRNA作为一种新的药物形式,有着传统药物无法比拟的优点[6]。RNAi药物依靠序列的互补配对结合靶序列,理论上任何靶基因均可成药,开发时间短且成功率高,临床药效持久(一次注射维持3~12个月)。
发展高效计算机辅助设计和人工智能算法提升序列和修饰的设计以及筛选效率是未来值得重点关注的方向。当前序列设计算法受限于复杂细胞内环境、有限RNA高级结构及蛋白质结合信息、有限且繁杂的可用训练数据,无法准确设计并挑选出最佳siRNA序列,仍然需要大规模筛选以获得优秀的候选分子。特别是当前已有训练数据资源少,质量参差不齐,所使用细胞、siRNA修饰、转染浓度、转染效率、检测方式等方面差别造成不同来源数据集难以整合。为解决该问题,我们正在严格控制的实验体系下,开展大规模siRNA活性评估实验,产出满足计算机算法所需要的高质量训练数据。在这些数据的支撑下,将进一步开发包括半监督特征提取在内的更多人工智能模型以有效提升预测的准确性[105]。但需要强调的是,相较于siRNA序列有限的复杂度,siRNA序列修饰的复杂度几乎是无法预估的。针对特定靶基因,饱和siRNA序列设计与mRNA长度存在严谨的对应关系;但每条序列的每个核苷都可能存在多种修饰方式和连接方式,即使仅使用当前最常用的2′-F和2′-Ome修饰,双链siRNA不同修饰组合方式也已超出万亿种。这就决定了当前获得的所谓候选分子仅是有限修饰筛选规模下表现最佳的分子,而并非是真实的最佳分子。因此,结合理性知识和人工智能尽可能地设计和优选最佳序列和修饰组合,是未来需要解决的重大问题之一。
新型核苷修饰的研发将赋予siRNA分子新的优秀特性。Alnylam开发的针对转甲状腺素介导的淀粉样变性多发性神经疾病(polyneuropathy of hereditary transthyretin-mediated amyloidosis,ATTR)的siRNA药物包括3种:已上市、仅使用2′-Ome部分修饰的patisiran;已上市、使用2′-F和2′-Ome不对称全修饰的vutrisiran;临床研发中、在2′-F和2′-Ome不对称全修饰的基础上增加了GNA修饰的ATTRsc04。以上分子序列完全相同,但临床疗效持续时间由patisiran的3周增加至vutrisiran的3个月,再增加至ATTRsc04的1年。而另一种最新应用于siRNA的修饰方式——5′-VP,能够将同一条序列的有效性平均提升3~10倍[55,106,107]。可预见,未来更多新修饰的产生和应用将进一步提升RNAi药物的稳定性、有效性和持久性。
肝外递送方式的突破将极大提升RNAi药物的应用范围和价值。GalNAc-ASGPR能完美地实现肝脏递送(在其他组织或器官无法实现这种高效率递送),它高度依赖肝脏天然过滤作用、高血流量、网状内皮层和ASGPR受体的快速回收[85]。虽然当前已有基于抗体、核酸适体、脂质、LNP等方式实现部分肝外器官靶向递送,但其特异性和效率仍存在较大进步空间。肾脏由于具有类似于肝脏的网状内皮层、高血流量和天然过滤作用,可能是下一个能够被高效靶向递送的器官[7],但目前仍受限于未能发现类似于GalNAc-ASGPR的高效受体-配体组合。肾小管上皮细胞表面分布着种类繁多且高效的受体,具有氨基酸、脂蛋白、激素等分子特异识别和重吸收功能。对于这些受体的功能和结构开展研究将有可能开发出优质的靶向递送系统。可以预见,未来关于细胞特异性新受体-配体组合的发现、已知配体结构和亲和力的优化、抗体偶联核酸工艺的改进、核酸适体特异性和亲和性的提升等方面的研究将为建立更具有潜力的肝外靶向递送系统提供重要思路和新工具。
当前RNAi药物大规模、批量化生产困难,成本居高不下。从合成生物学的角度重新认识和设计RNAi药物的合成,有望为RNAi药物大规模合成提供革命性的方法。siRNA依赖于固相合成,每个核苷的添加都要重复一遍偶联、加帽、氧化和脱保护程序[108],流程复杂耗时长,难以应用于大批量(>10 kg) siRNA的合成[109]。此外,最终合成的产物需要借助层析法纯化而使用了大量的乙腈等有机物(1 000 kg/kg siRNA),造成巨大过程质量强度(~4 000 kg废弃物/kg siRNA;process mass intensity,PMI)和低原料利用率(<50%)[110,111]。为解决以上问题,使用核苷3′恶唑磷烷衍生物、磷试剂、手性磷酸催化剂、末端脱氧核糖核酸酶和连接小片段等方法被开发出来[112-120]。特别是近期基于合成生物学的生物催化平台被用来生产修饰的寡核苷酸,使用未保护的单体、不消耗有机试剂、单轮反应、效率高(~70%)且成本可控[121]。但当前方法还无法用于合成复杂修饰的寡核苷酸,还需要未来开发更多工具酶和优化流程,以满足不同修饰核苷及定点修饰添加的需求。
RNAi药物在近几年取得了令人瞩目的进展,但与小分子药物近百年的技术和经验累积相比,RNAi药物正处在快速成长的“少年”阶段,略显稚嫩但是充满活力,未来发展前景不可限量。可以预见,相关研究的深入和产业经验的积累,特别是序列、修饰和递送等方面的技术迭代或突破,将推动RNAi药物的快速发展,在人类疾病治疗中发挥其无限潜力。

基金资助

国家重点研发计划项目(2022YFA1303300)


--核糖核酸功能与应用专刊--
中国科学院核糖核酸功能与应用重点实验室聚焦“RNA的功能与应用”重大科技问题,着力研究RNA时空调控核心规律、RNA相关重大疾病致病机制、RNA原创技术与高效应用等,志在建立前沿性理念驱动、通用型技术为底盘的研发体系。依托核心骨干团队与《生命的化学》杂志精心组织了本期专刊。专刊聚焦于“新型RNA”“RNA新功能”“RNA新应用”等三个重要方向。
专刊面向生物医学科研人员、科技政策管理人员、本科生及研究生等,期望展现RNA基础研究的科学前沿、RNA生物医学技术应用的瓶颈以及重点实验室面向国家重大战略需求的科研布局。
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生命的化学
《生命的化学》创刊于1980年,中国生物化学与分子生物学会主办、向国内外公开发行的生物综合类学术期刊。月刊,中国科技核心期刊,中国期刊网来源期刊,科技期刊世界影响力指数报告(WJCI)(2021)来源期刊,被化学文摘(CA)(美)、日本科学技术振兴机构数据库(JST)(日)等国际数据库收录。

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