几十年来，治疗剂的高疗效、选择性和细胞靶向性一直是一个活跃的研究领域。目前，大多数临床批准的疗法是小分子或蛋白质/抗体生物制剂。小分子药物的靶向作用仍然是医学上的一个挑战。此外，使用标准生物大分子，许多疾病被认为是“不可成药的”。然而，其中许多挑战都可以使用核酸治疗来解决。核酸药物（NADs）是新一代基因编辑模式，具有高效、快速发展的特点，已成为新药开发领域的活跃研究课题。然而，许多因素，包括它们的低稳定性、短半衰期、高免疫原性、组织靶向性、细胞摄取和内体逃逸，阻碍了 NADs 的递送和临床应用。科学家们使用化学改性技术来改善 NAD 的物理化学性质。相比之下，修饰的NAD 通常需要载体进入靶细胞并到达特定的细胞内位置。已经开发了多种递送方法来有效改善细胞内递送和 NAD 的体内生物利用度。最近有几种NAD 进入临床试验，其中一些已被批准用于不同领域的治疗。本文总结了 NADs 的发展和演变，介绍了NADs 分类和一般递送策略，重点介绍了它们在临床应用中的成功。此外，本综述讨论了 NADs 作为基因治疗候选药物的局限性和潜在的未来应用。
图1 基础分子生物学理论重要发现的历史时间表和 NADs 治疗的关键发展
NAD 根据其作用机制可大致分为三类。第一类包括靶向核酸的 NAD，通过促进或抑制翻译来调节蛋白质表达。该类别主要包括 ASO、siRNA、miRNA、小激活 RNA （saRNA） 和 CRISPR/Cas 系统，该系统能够对基因组 DNA 进行精确的基因编辑。第二类包括靶向蛋白质的 NAD，以适配体为主要例子。与第一类不同，适配子可以直接特异性地与靶蛋白结合，通过提供靶向机制来发挥类似于抗体的功能。第三类包括表达蛋白质的 NAD，例如体外转录的 mRNA，它可以在体内产生特异性蛋白质以发挥生物活性（图2）。
不同 NAD 类型的作用机制如下： ASO以高亲和力与靶 mRNA 结合形成 RNA-DNA 双链体，并参与 RNase H 介导的 mRNA 降解（图 2a）或通过空间位阻断，调过外显子来调节功能性靶基因表达，或通过靶向和掩蔽靶mRNA 的 AUG 起始密码子来中断翻译起始（图 2b），进而抑制或减少靶蛋白的合成。 siRNA 与 AGO2 形成 RISC。当过客链被丢弃时，反义链与靶 mRNA 结合，从而下调靶 mRNA 的翻译水平（图 2c）。在非编码区 miRNA 基因通过转录产生的 pri-miRNA 在一系列复合物 （Drosha/DGCR8、Exportin-5/RAN-GTP 和 Dicer/TRBP） 的帮助下加工形成成熟的 miRNA。miRNA 与 AGO2 结合形成 miRISC。miRNA 抑制剂可以抑制 miRNA 的活性，这些 miRNA 抑制剂可以与 miRISC 复合物中加载的成熟 miRNA 形成复合物，或者通过与靶向特定转录本的相互作用来掩盖靶位点（图 2d）。saRNAs 募集 RITA 复合物 （包括 AGO2、CTR9、RHA 和 RNAP II） 以刺激转录的起始和延伸（图 2e）。 CRISPR 介导的基因编辑主要利用 Cas9 和 sgRNA 有效地将 DSB 引入基因组的特定位置。DSB 通常通过 HDR 或 NHEJ 修复，实现插入、敲除和位点特异性诱变（图 2f）。通过 SELEX 技术筛选的适配子可以通过形成 3D 结构来识别特定蛋白质（图 2g）。 引入细胞的外源 mRNA 通过蛋白质替代疗法和 mRNA 疫苗翻译成蛋白质并促进蛋白质功能（图 2h）。
图2 NAD 的分类和治疗机制
NAD 以多种方式给药，例如玻璃体内、肌肉内、鞘内和静脉注射。对于全身递送，NAD 必须首先克服肾脏清除、核酸酶降解、免疫系统识别和药物脱靶，直到到达目标组织和器官。随后，NADs 成功到达靶细胞，通过内吞作用进入细胞，进入内体，并成功逃逸，达到理想的治疗效果。带负电荷的 NAD 很难穿过细胞膜表面的磷脂双层，这通常需要载体的帮助来识别受体或对 NAD 进行化学修饰以改变特性
图3 NADs 递送的当前挑战。
由于这些挑战，将药物准确递送至靶组织并提高患者生活质量已成为 NAD 开发和研究的核心目标。最近，NAD的化学改性技术和递送载体取得了重大进展，大大提高了递送效率。到目前为止，数十种 NAD 已从成功的化学改性和载体递送中受益，并已获得 FDA 的批准。例如，COVID-19疫苗的成功主要是由于碱基修饰和脂质体（LNP）递送系统的进步。因此，NADs研发的重点已转向改进核酸修饰和开发高效、安全和靶向的递送系统（图 4）。
图4 NADs 输送系统的化学结构
肽包含少于 100 个氨基酸残基，它们的大小介于小分子和蛋白质之间。从历史上看，肽因其作为激素、信号分子、载体和补充剂的多种作用而得到认可。它们易于合成，具有相对稳定的化学性质，并表现出高选择性。由于其低免疫原性和强大的特异性靶向能力，肽已成为通过各种方式选择性递送 NAD 的有前途的载体。肽具有多种功能，包括组织靶向、膜穿透、内体逃逸和核定位。基于这些独特的特性，目前已经开发了几种专门用于 NAD 递送的肽，用于细胞靶向、渗透、内体逃逸和亚细胞器靶向（图 5）。
图5 肽辅助 NAD 递送示意图
理论上，NAD 可以通过允许在靶基因上选择正确的核苷酸序列来治愈任何疾病。与传统疗法不同，NAD 由于其独特的物理化学和生物学特性而具有持久的或治愈作用。许多 NAD 已经从实验室过渡到临床，并已成功获准用于临床试验。几种 NAD，包括 ASO、适配体、siRNA 和 mRNA 疫苗，已被用作治疗罕见遗传病、癌症、眼科疾病、CVD 和感染的疫苗（图 6）。
图 6 NAD 的临床应用
