自從20年前首次發(fā)現(xiàn)RNAi(RNA interference, RNA干擾)以來，無論是學術機構還是制藥公司的科研人員一直希望將這種技術開發(fā)成能夠治療疾病的新療法，但到目前為止仍然沒有任何一款相關藥物上市。
然而值得慶幸的是，2017年12月RNAi領域的先驅Alnylam Pharmaceuticals向FDA以及EMA遞交了patisiran的上市申請，用于治療一種罕見的，可能致命的疾?。哼z傳性轉甲狀腺素蛋白淀粉樣變性(hereditary transthyretin-mediated (ATTR) amyloidosis)。
該藥物的上市將成為RNAi藥物十數(shù)年探索旅程中的標志性勝利。其實RNAi藥物與傳統(tǒng)藥物有著很大的差別，如果想要了解RNAi的機制，我們還得從線蟲這一生物講起。
線蟲的秘密
DNA中的遺傳信息能夠以mRNA的形式被拷貝，并用于指導蛋白質的合成。換句話說，DNA中的遺傳信息決定了蛋白質的結構。這種由DNA到RNA，再到蛋白質的遺傳信息流向被稱為中心法則(此處為傳統(tǒng)定義)。而蛋白質則存在于幾乎所有的生命過程之中，例如消化食物的酶，腦內接收信號的受體，以及對抗細菌感染的抗體。
這一基本法則在進化的過程中非常保守，從細菌到人類都遵循同樣的定律。但在上世紀90年代，分子生物學家在實驗過程中卻觀察到了一系列難以解釋的現(xiàn)象。其中最著名的是植物生物學家所進行的一項實驗。
植物學家希望通過人工導入能夠產生紅色色素的基因來加深矮牽?；ǖ幕ò觐伾麄儼l(fā)現(xiàn)這種操作并沒有使花瓣的顏色變得更深，反而使其完全消失，變成了白色。當時并沒有人知道產生這種現(xiàn)象的原因。而Andrew Fire以及Craig Mello在研究線蟲時也發(fā)現(xiàn)了類似的怪異現(xiàn)象。
Fire以及Mello一直在研究線蟲(Caenorhabditis elegans)的基因是如何調控的，他們發(fā)現(xiàn)在注射能夠編碼肌肉蛋白的mRNA之后，線蟲并沒有產生明顯的行為變化。但是在注射能夠與有義序列配對的反義mRNA(我們一般把mRNA中的序列稱為有義序列)之后，線蟲同樣不會產生明顯反應。
但Fire和Mello發(fā)現(xiàn)，如果注射同時包含有義鏈和反義鏈的mRNA時，他們發(fā)現(xiàn)線蟲會表現(xiàn)出一種奇特的，扭曲的運動狀態(tài)。而且有意思的是，完全缺乏這種基因的線蟲也會表現(xiàn)出同樣的狀態(tài)。到底發(fā)生了什么？
我們知道，當有義和反義RNA分子相遇時他們會結合形成雙鏈RNA，是不是這種雙鏈RNA分子使相應的DNA沉默了呢？為了驗證這一假設，F(xiàn)ire和Mello向線蟲體內注射了雙鏈RNA。他們發(fā)現(xiàn)注射的多種雙鏈RNA均能使含有相應遺傳信息的基因沉默，也就是說這些基因編碼無法指導蛋白質的生成了。
1998年2月19日，他們在Nature上發(fā)表了他們的研究，而這一論文的發(fā)表也標志著RNA干擾這一新的研究領域的誕生。
隨后幾年隨著研究的深入，RNAi的詳細機制也逐漸變得清晰起來：雙鏈RNA能夠與Dicer結合并將其剪切成片段，并與另一個蛋白復合物RISC結合。隨后雙鏈RNA中的一條鏈會被去除，只留下一條鏈與RISC結合，并用于檢測能夠與之配對的mRNA。當mRNA與RISC上的RNA片段配對成功之后，mRNA會結合到RISC復合物上，并被復合物剪切、降解。如此，該mRNA所對應的基因也就被沉默了。
RNAi是生物體對抗病毒以及外來基因的一種重要防御手段,同時也能夠參與調控生物體自身基因的表達。自誕生之后不久，RNAi就被開發(fā)成了一種能夠控制基因表達的強大的分子工具。然而RNAi的威力遠不止于此，其在醫(yī)藥領域同樣有著非常廣闊的應用前景。
人的很多種疾病是由于結構或功能異常的蛋白聚積導致的。很多傳統(tǒng)的藥物是通過影響蛋白的功能發(fā)揮藥效的，例如影響催化活性的酶抑制劑。而RNAi藥物則有可能通過沉默相關基因，直接抑制功能異常蛋白的生成。
起與落
鑒于RNAi的強大威力，很多人希望該類藥物能夠成為制藥行業(yè)的下一個突破口。2002年，也就是在完成RNAi基礎機制解析之后，一些專注于RNAi領域的生物技術公司開始出現(xiàn)。這些初創(chuàng)公司迅速抓住了投資人的熱情和想象力，獲得了大量的資本。
在Alnylam剛成立的時候只有幾名科研人員，但卻有為數(shù)眾多的專利律師。這其實是因為當時的RNAi技術是如此的火熱，所以他們希望盡可能申請多的專利。那是一個充滿了泡沫的年代，似乎多數(shù)人對RNAi有一種非理性的熱情。
而在此之后大型制藥公司入場，開始將這個癲狂與希望并存的領域收入囊中。2005年諾華以數(shù)億美金的價格購買了Alnylam技術平臺的使用權。而Alnylam的主要競爭對手Sirna Therapeutics也與GSK以及其他公司達成了多項協(xié)議。
2006年Fire和Mello因在RNAi領域的貢獻獲得了當年的諾貝爾獎。而隨之而來的是該領域的另一次野蠻生長。風險資本早已涌入了這個擁擠不堪的領域，大型制藥公司的資金也如潮水般涌來。也就是在那年，默沙東以11億美金的價格收購了Sirna。
這些消息讓很多人興奮不已，他們覺得既然有這么多的錢涌入這個領域，也就意味著RNAi的前景無限光明，不久的將來便會有藥物上市。當時很多人并不清楚他們到底在興奮什么，這項技術的未來究竟在哪里。
也許現(xiàn)實永遠比想象要殘酷。很快人們便發(fā)現(xiàn)RNAi藥物離上市還有很長的路要走，還有很多問題還沒有得到妥善解決，比如這類藥物如何才能向靶細胞精確遞送。
早期的很多臨床試驗其實也存在很多不合理的地方，有些制藥公司為了爭奪"第一家進入臨床"的頭銜，在沒有進行完善的臨床前研究的情況下就將藥物推進臨床研究。而且一些藥物在臨床試驗中引發(fā)了比較危險的副作用，而這些副作用在臨床前的動物實驗中卻沒有發(fā)現(xiàn)。很明顯該類藥物無法很輕易的被遞送至靶細胞，使得藥物的療效以及副作用方面出現(xiàn)了很大的問題。
或許正是由于這類藥物的系統(tǒng)性遞送問題，制藥行業(yè)對于RNAi的熱情逐漸消退。而之后臨床研究結果的陸續(xù)公布又給該領域帶來了沉重打擊。裸露RNAi藥物治療諸如老年性黃斑變性等眼部疾病的臨床試驗都失敗了，而系統(tǒng)用藥使用的脂質納米粒 (LNP)能夠包裹RNA，防止藥物在到達作用靶標之前被降解，但這種方式依然需要極高的藥物劑量才能夠產生微弱的療效，而且這些藥物只對肝臟相關疾病有效，RNAi藥物對呼吸系統(tǒng)以及心血管疾病并沒有效果。
隨著臨床試驗結果的公布，大型制藥公司也逐漸開始離場。2010年末，諾華以及羅氏均停止了與Alnylam的合作，Alnylam也因此被逼到了生死邊緣。對于RNAi領域來說，這大概是生死存亡的關鍵時刻了。
即使之后幾年默沙東一直對外宣稱該公司對RNAi仍然保有熱情，但是公開的研發(fā)管線中RNAi療法的項目從未有任何進展。最終在2014年默沙東以當初購買價六分之一的價格將Sirna的IP賣給了Alnylam。
而此時在死亡線上掙扎的Alnylam卻有著一種與大型制藥公司企業(yè)文化所不相融的執(zhí)著。但實際上Alnylam之所以有能力堅持，與賽諾菲的支持和合作分是不開的。2012年Alnylam與賽諾菲首次達成協(xié)議。2014年賽諾菲以7億美金的價格收購了Alnylam 12%的股份，并獲得了該公司部分藥物在北美及西歐以外的所有權。今年1月雙方又進行了交易重組，Alnylam獲得了patisiran以及ALN-TTRsc02的全球所有權，而賽諾菲獲得了處于三期臨床的藥物fitusiran的全球商業(yè)化發(fā)展權。
重生
隨著首個RNAi藥物即將獲批，生物制藥行業(yè)也正在重新認識這項技術。例如2016年，Amgen與Arrowhead Pharmaceuticals (該公司2011年收購了羅氏的RNAi項目)達成協(xié)議共同進行心血管疾病方面的研究，其交易額高達6.75億美金。2017年Boehringer也與Dicerna達成合作，共同進行非酒精性脂肪肝以及其他慢性肝病領域的藥物研究。
除了資本的重新入場，該領域的技術也在快速的迭代。Patisiran使用的是通過靜脈給藥的LNP遞藥技術，但是現(xiàn)在Alnylam以及其他RNA相關公司已經完全拋棄了這類遞藥方式。而最先進的技術大概是通過RNAi與N-乙酰半乳糖胺 (GalNAc)或者類似的配體進行連接，使藥物具有更好的治療指數(shù)，能夠皮下給藥，提升劑量并減少副作用。
部分使用GalNAc偶聯(lián)的RNAi技術已經進入三期臨床研究。這些藥物更容易進入肝臟，與肝內的受體結合。即使排出他汀類藥物，整個肝臟相關疾病領域也有超過500億美金的市場。也就是說即使RNAi藥物如果只能應用于肝臟相關疾病的話，這個藥物市場也不會太小。但是如果想將RNAi應用于其他治療領域仍然很具有很高的挑戰(zhàn)性。
其實肝臟內潛在的藥物靶點已經很多。對于這些靶點來說，相比抗體類藥物RNAi能表現(xiàn)出很強的類藥性。現(xiàn)階段的臨床試驗也證實該技術比較安全，治療指數(shù)比較高，而且藥效持續(xù)時間長。實際上patisrian在其關鍵的三期臨床試驗中達到了所有的一級和二級終點，藥物注射18個月之后部分患者會出現(xiàn)一些常見的輕度或者中度副反應，包括注射位點反應以及外周性水腫。而且理論上來講GalNAc偶聯(lián)藥物ALN-TTRsc02的臨床試驗結果應該比patisrian更優(yōu)秀。
但是對于制藥領域的從業(yè)者來說，RNAi在肝臟疾病中的應用很可能只是一個開始。未來RNAi還有可能在其他類型疾病的治療中取得成功，比如癌癥、外周神經系統(tǒng)疾病等等，一些制藥公司也在嘗試使用裸露RNAi來治療腎臟以及眼部的疾病。
而新的遞藥技術或許能夠使RNAi藥物更上一層樓。例如Codiak BioSciences正試圖利用外泌體來遞送寡核苷酸藥物。LNP是人工合成的脂質載體，而外泌體是生物體內天然存在的物質，Codiak基于外泌體的藥物預計將于今年年末進入臨床研究。值得關注的是該款藥物是一種靶向KRAS的RNAi。除此之外Arrowhead也在使用另一項新技術，他們在研發(fā)RNAi的吸入劑，使這類藥物能夠作用于肺部。
外泌體似乎很有前景，一些大型制藥公司以及生物技術公司正在利用外泌體解決其他類型藥物存在的遞送問題。因為RNAi也只是廣義的寡核苷酸技術中的一個分支，該項技術還包含反義及外顯子跳躍類的藥物，病毒介導的基因療法 (見：基因療法的三十年風雨上市之路)，基于mRNA的藥物，以及能夠基因編輯的CRISPR技術 (見：為什么CRISPR必須拿諾獎？)。而這些技術的發(fā)展以及其所使用的遞藥系統(tǒng)也能夠推動RNAi藥物的進一步發(fā)展。
其實制藥公司也已經在寡核苷酸類藥物領域獲得了一些成功。例如Ionis Pharmaceuticals/賽諾菲的高膽固醇治療藥物mipomersen已經獲批上市。但即使如此，這一領域仍有無數(shù)未解決的問題。
部分在研RNAi藥物
科學與技術的發(fā)展過程總是充滿了艱辛與磨難，現(xiàn)在國內做單抗類藥物的制藥公司很多，但又有多少人真正了解單抗類藥物從實驗室走向藥房貨架的二十年經歷了多少磨難。我們對于生命科學的認識在不斷深入，制藥領域也會隨之出現(xiàn)一些新的進展，比如CAR-T，PROTAC，比如應用人工智能的Waston。我們在面對這樣的新技術時總會不自覺的產生一些不切實際的幻想，認為腫瘤很快就能被治愈，認為人工智能可以取代醫(yī)生。
但現(xiàn)實總是很殘酷，很多時候我們無法預料會遇到什么樣的困難，會遭遇怎樣的挫折。做新藥很難，確實很難，因為我們一直在與設計如此精妙的生物體做對抗。我不知道如此復雜的人體結構是億萬年演化而來，還是上帝所創(chuàng)造。我只知道，作為一名制藥行業(yè)的從業(yè)人員，面對如此復雜的系統(tǒng)，應該多一些敬畏之心。畢竟，想要獲得成功，非常不容易。
Jerry專欄
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