图一.核酸药物上市公司市值表现
一系列突飞猛进的里程碑式事件，让卧薪尝胆多年的核酸药成为耀眼的“新星”！本文将对整个核酸药物领域进行深度盘点。一
核酸药物及临床应用统计
核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一。根据化学组成不同，核酸可分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础，RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用。图二.核酸结构
核酸药物则是各种具有不同功能的寡聚核糖核苷酸(RNA)或寡聚脱氧核糖核苷酸(DNA)，能够直接作用于致病靶基因或者靶mRNA，在基因水平上发挥治疗疾病的作用，如由于基因突变可能引起某个重要功能基因的转录变化，导致相应的蛋白出现过多、过少表达或者突变，诱发特定疾病，核酸药物从转录后水平进行基因沉默或激活治疗，相比传统蛋白水平发挥作用的药物具有高特异性、高效性、长效性等明显优势。核酸药物多年来发展曲折，富有挑战的是其注射进入人体后，如何存留足够时间以准确靶向到病变部位，同时避免损伤正常细胞，归根结底是研发出高效安全的药物递送系统，以解决核酸药物递送、稳定性、脱靶效应等难题。图三.代表性小核酸药物递送系统[]
00年4月7日，NatureReviewsDrugDiscovery杂志上发表了题为《RNAtherapeuticsontherise》的文章，分析了目前全球43个核酸药物在研项目。在这些候选药物中，63%处于pre-IND阶段，3%处于早期临床试验(I期或II期)，3%处于III期临床，5种药物处于NDA[]。适应症领域以肿瘤排在首位，其余适应症分布较为平均，如下图所示。图四.核酸药物适应症和研究阶段[]
二
核酸药物种类和国外研究进展
核酸药物主要包括反义核酸（ASO）、小干扰RNA（siRNA）、微小RNA（miRNA）、小激活RNA（saRNA）、信使RNA（mRNA）、适配体（aptamer）等等。图五.核酸药物作用通路[]
（a）小干扰RNA（siRNA）与（b）微小RNA（miRNA）的作用通路；（c）miRNA拮抗核酸作用机制；（d）小激活RNA（saRNA）的工作模式；（e）反义核酸（ASO）作用方式；（f）信使RNA（mRNA）疗法的特点
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反义核酸药物（ASO）
哈佛大学科学家Zamecnik等于年首次提出了反义核酸（Antisenseoligonucleotides，ASO）的概念。反义核酸是指与mRNA互补后，能抑制与疾病相关基因表达的RNA，可通过不同机理安全用于人体。期作用机制包括：）非RNaseH依赖的调控机制：这是最初发现ASO时的简单想法，利用ASO通过空间位阻效应调控基因的转录，实现RNA前体的选择性剪接、蛋白翻译的抑制等功能。）RNaseH依赖的调控机制：这一机制是后来研究发现的，在当时比较出人意料，即ASO与靶基因mRNA互补匹配后，招募RNaseH，RNaseH将靶mRNA剪切，阻断靶基因的蛋白翻译（图五e）。目前全球有7款ASO药物获批上市，有超过50个ASO药物处于临床研究阶段。已批准ASO药物中有5个为Ionis研发，个由Sarepta研发，如下所示：）Vitravene(Fomivirsen)：由Ionis同Novartis联合研发，年上市。该药物由个硫代脱氧核苷酸组成，主要用于治疗艾滋病患者并发的巨细胞病毒(CMV)性视网膜炎，推荐治疗方案为第个月每5天玻璃体内注射μg，以后每月给药次。通过对人类巨细胞病毒(CMV)mRNA的反义抑制发挥特异而强大的抗病毒作用；疗效维持久，给药次数少，不良反应轻。但后来由于巨细胞病毒病例数量急剧下降，该药在欧洲及美国分别于00年及年退市。）Kynamro(Mipomersen)：03年月9日，FDA批准Ionis公司的Kynamro(mipomersensodium)用于纯合子型家族性高胆固醇血症(HoFH)患者。该药是一种以人类ApoB-00mRNA为靶点的ASO，作为降脂药物和饮食的辅助药物，以降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、载脂蛋白B(ApoB)、总胆固醇(TC)和非高密度脂蛋白胆固醇(非HDL-C)。Kynamro的用法为00mg皮下注射，每周次。3）Exondys5(Eteplirsen)：该药物由SareptaTherapeutics研发，于06年9月9日获得美国FDA加速批准上市，是首个获批治疗杜氏肌营养不良症(DMD)的药物。Eteplirsen采用了一种新颖的磷酰二胺吗啉代寡核苷酸和外显子跳跃技术，修复mRNA的阅读框来部分纠正遗传缺陷。作为一种反义RNA，Eteplirsen跳过外显子5表达，帮助患者合成一些有一定功能形式的抗肌萎缩蛋白，延缓DMD病人行走和运动能力的退化。该新药跃过的是第5号外显子，大约3%的DMD症患者可能适合针对跃过第5个外显子的治疗方案。4）Spinraza(Nusinersen)：该药物由Ionis研发，06年月3日获得美国FDA批准上市，是用于治疗脊髓性肌萎缩症(SMA)儿童和成人的首个药物，于07年6月日获得欧洲EMA批准。Spinraza是一种无色透明的注射液，采用鞘内给药方式。脊髓性肌肉萎缩症由SMN失活变异造成，但人体还有一个序列极其相近的SMN基因，但这个基因表达时缺失7号外显子，导致蛋白略短，很快被降解。Spinraza和SMN前mRNA结合，促进7号外显子编入mRNA中，因此产生功能类似SMN的蛋白。5）Tegsedi(inotersen)：08年0月美国FDA批准Ionis开发的药物Tegsedi（inotersen）上市，用于治疗遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性（hATTR）患者的多发性神经病（polyneuropathy）。Tegsedi是一种抑制人类TTR合成的ASO药物，它通过与编码TTR蛋白的mRNA相结合，能够导致mRNA的降解，从而降低TTR蛋白（野生型和突变型）的水平。该药是一种每周一次的皮下注射针剂，患者在家中就可以自我给药。6）Volanesorsen（Waylivra）：该药由Ionis开发，于09年5月3日获得欧洲药物管理局（EMA）批准上市，是靶向载脂蛋白C-Ⅲ（ApolipoproteinC-III，APOC3）的ASO药物，作为家族性乳糜微粒血症综合征（FCS）成年患者控制饮食之外的辅助疗法。临床试验数据显示，治疗3个月后，与安慰剂相比，Volanesorsen将甘油三酯水平降低了77%；常见不良事件是注射部位反应和血小板水平降低。值得一提的是，在美国，虽然Volanesorsen在08年5月获得了FDA咨询委员会推荐批准的积极意见，但却在08年8月底被FDA拒绝，可能与Volanesorsen相关的血小板计数突然且意外降低的副作用有关，也可能对Ionis旗下Akcea公司提出的在临床试验中并未被验证过的血小板监测频率和方法存在疑问。7）Vyondy53（Golodirsen）：09年月日，FDA批准Sarepta研发的Vyondy53（Golodirsen）用于治疗杜氏肌营养不良症（DMD）患者。这是公司继Exondys5之后，第二款获批上市的外显子跳跃疗法。该药是一种磷酰二胺吗啉代低聚体（phosphorodiamidatemorpholinooligomer-PMO）化合物，被设计为可以与抗肌萎缩蛋白前体mRNA的第53号外显子相结合，从而在mRNA剪接时排除或“跳过”这一外显子。这么做的原因是某些DMD患者的特定基因突变会造成阅读框移动，使得患者体内生成无用的抗肌萎缩蛋白，而外显子跳跃的做法可以消除阅读框移动，生成缩短但可以发挥功效的抗肌萎缩蛋白。0
RNA干扰（RNAi）RNAi的概念始于年，并很快就发展成为生物医药领域发展的热点，3年后，RNAi技术被《Science》杂志评为00年十大科学进展之一，卡内基研究所的AndrewFire和马萨诸塞大学的CraigMello因发现RNAi机制而获得年诺贝尔医学或生理学奖。08年8月0日，经过0年等待，FDA批准首个基于此诺奖技术的新疗法——Alnylam公司研发的Onpattro（patisiran）。RNA干扰(RNAi，RNAinterference)指的是，将与mRNA对应的正义RNA和反义RNA组成的双链RNA(dsRNA)导入细胞，可以使mRNA发生特异性的降解，导致其相应的基因沉默的现象。RNAi技术可以分为siRNA和miRNA两种机制。图六.siRNA和miRNA相关的RNAimiRNA与siRNA之间有许多相同之处：a.二者的长度都约在nt左右。b.二者都依赖Dicer酶的加工，是Dicer的产物，所以具有Dicer产物的特点。c.二者生成都需要Argonaute家族蛋白存在。d.二者都是RISC组分，所以其功能界限变得不清晰，如二者在介导沉默机制上有重叠。e.miRNA和siRNA合成都是由双链的RNA或RNA前体形成的。miRNA与siRNA亦有许多不同点：a.根本区别是miRNA是内源的，是生物体的固有因素；而siRNA是人工体外合成的，通过转染进入人体内，是RNA干涉的中间产物。b.结构上，miRNA是单链RNA，而siRNA是双链RNA。c.Dicer酶对二者的加工过程不同，miRNA是不对称加工，miRNA仅是剪切pre-miRNA的一个侧臂，其他部分降解；而siRNA对称地来源于双链RNA的前体的两侧臂。d.在作用位置上，miRNA主要作用于靶标基因3′-UTR区，而siRNA可作用于mRNA的任何部位。e.在作用方式上，miRNA可抑制靶标基因的翻译，也可以导致靶标基因降解，即在转录水平后和翻译水平起作用，而siRNA只能导致靶标基因的降解，即为转录水平后调控。f.miRNA主要在发育过程中起作用，调节内源基因表达，而siRNA不参与生物生长，是RNAi的产物，原始作用是抑制转座子活性和病毒感染。.小干扰RNA药物（siRNA）小干扰RNA（SmallinterferingRNA，siRNA）有时称为短干扰RNA（shortinterferingRNA）或沉默RNA（silencingRNA），是一个长约0到5个核苷酸的双链RNA。siRNA是带负电荷的生物活性大分子，不具备对组织或细胞的靶向能力，穿透细胞膜的能力极差，在生理环境中也极不稳定，而且siRNA药物在细胞内的转运过程直接影响其生理功能。因此，siRNA的递送系统是制约siRNA药物发展的最关键因素。图七.siRNA介导的RNAi作用机制siRNA介导的RNAi所引起的基因沉默是一种重要的基因表达调控方式，其作用机制是外源性双链RNA被Dicer酶剪切成siRNA（或者直接导入合成的siRNA），与细胞质中的AGO蛋白结合成沉默复合体（RNA-inducedsilencing