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遞呈系統——RNA療法核心競爭力

作者:北京百普賽斯生物科技股份有限公司 2021-07-30T10:08 (訪問量:8631)

來勢洶洶的新冠疫情推動了mRNA技術的快速成熟,伴隨著mRNA疫苗的上市,RNA治療方案被業界廣泛接受,開發速度明顯加快:

  • 2021年7月6日,Arrowhead Pharmaceuticals公司宣布,其在研RNA干擾(RNAi)療法ARO-HIF2在治療晚期透明細胞腎細胞癌(ccRCC)患者的1b期臨床試驗中獲得積極結果。中期分析結果表明,ARO-HIF2縮小了部分患者的腫瘤體積,降低了HIF2α蛋白水平,并表現出一些早期療效 [注1]。
  • 2021年7月7日,Arbutus Biopharma和Vaccitech聯合宣布,兩家公司已經達成一項臨床試驗合作協議,將對RNAi藥物AB-729+治療性乙肝疫苗VTP-300構成的免疫治療組合進行評估,用于治療已經接受標準核苷(酸)類逆轉錄酶抑制劑(NrtI)治療的慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染者 [注2]。

注:

1. RNAi藥物AB-729:一種利用新型共價偶聯N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)遞送技術靶向肝細胞的皮下注射RNAi療法

2. 治療性乙肝疫苗VTP-300:與疫苗作用機制非常類似,利用黑猩猩腺病毒載體(ChAdOx1)和改良牛痘安卡拉病毒載體(MVA)表達乙肝病毒抗原,進而激發抗HBV的免疫應答


RNA基因療法潛力無窮

隨著國產新冠滅活、腺病毒及重組蛋白疫苗相繼獲批,國產mRNA疫苗的進展成為人們關注的焦點。就在7月19日,君實生物宣布與嘉晨西海達成合作協議,雙方將共同設立合資公司,在全球范圍內合作開發和商業化基于mRNA技術平臺和其他技術平臺進行的腫瘤、傳染病、罕見病等疾病領域的新藥項目。與此同時,后疫情時代的到來也讓人們對于RNA相關基因療法的未來充滿期待。
以mRNA療法為例,簡單來講就是利用化學修飾后的mRNA分子進入細胞質中,利用細胞質內的自有核苷酸進行轉錄表達,生成機體所需要的蛋白質。mRNA表達的治療性蛋白質具有治療多種疾病的潛力。主要包括:

? 蛋白質替代以恢復單一蛋白質的功能治療罕見的單基因疾病

? 細胞重編程,其中mRNA可用于通過表達轉錄或生長因子來調節細胞行為

? 免疫療法,其中mRNA編碼的轉錄物可以引起針對靶細胞的特異性免疫反應

一般而言,設計用于表達治療性蛋白質的mRNA需具有低免疫原性、較長的穩定性和有效的翻譯。mRNA的細胞內遞送能夠在宿主細胞和組織內表達幾乎任何所需的蛋白質,并且它允許保存宿主細胞固有的編碼蛋白質的翻譯后修飾。

這種方法還可以解決基于蛋白質在遞送方面遇到的挑戰,尤其是那些旨在恢復細胞內和跨膜蛋白的藥物。

RNA藥物開發難點

由于RNA物理性質,RNA在很長一段時間并不是理想的藥物,因為RNA分子易降解,在體內半衰期相對較短。目前,主要通過改善化學穩定性使得RNA的半衰期得以延長,從而降低了RNA的藥品開發難度。

此外核酸藥物想要進入體內,還需要面對以下三個難關:

  1. RNA的分子量和負電荷使其不能自由通過生物膜

  2. RNA容易被血漿和組織中RNase酶降解,被肝臟和腎臟快速清除和被免疫系統識別

  3. 進入細胞后“卡”在內吞小體中無法發揮功能

以上幾點讓RNA藥物發展面臨的技術障礙一直沒有變,那就是藥物遞送。目前,解決遞呈問題主要有兩個方法:

  1. 如上提及的改造核酸分子,讓其穩定并躲避免疫系統的識別

  2. 利用藥物遞呈系統,如脂質納米顆粒(LNP)和GalNAc(N-乙?;陌肴樘前罚┡悸摷夹g[1,2]


    藥物遞呈系統解決方案:LNP

最新研究發現LNP在注入血流后,LNP表面的PEG脂質可以被置換為血清蛋白(如ApoE),并通過受體(如LDL R)介導進入細胞。但進一步研究表明,大多數LNP被困在可降解的內吞隔室中或從細胞中流出,只有一小部分(<2%)到達細胞質發揮作用;盡管研究人員通過優化LNP組分(如添加C-24烷基植物甾醇)可以提升基因轉染率,但LNP介導的RNA內體逃逸過程依然有待確認[3]


LNP 上的 PEG 脂質可以與 ApoE 結合啟動細胞受體 LDL R 介導的細胞內吞


藥物遞呈系統解決方案:GalNAc 偶聯技術

Tris-GalNAc與在肝細胞上高度表達的無唾液酸糖蛋白受體(ASGPR)結合,導致快速內吞作用。雖然穿過內體脂質雙層膜的確切機制仍然未知,但足夠數量的siRNA進入細胞質以在體內誘導強大的靶向選擇性RNAi反應。但是與LNP內涵體釋放機制類似,GalNAc-siRNA偶聯物從內涵體內釋放的機制也不明確,而且GalNAc-siRNA偶聯物遞送途徑只在ASGPR表達的肝臟細胞上有效,其他細胞/組織中尚無有效遞送途徑[2]。


GalNAc-siRNA 偶聯物-肝細胞遞呈途徑

此外,除肝細胞遞呈途徑,RNA藥物還包括肺、中樞神經系統、心血管、腎、胰、腫瘤遞呈等多個遞呈途徑。以前文提及的Arrowhead Pharmaceuticals 公司的RNA干擾(RNAi)療法為例,該治療方案是通過ARO-HIF2上連接了一種能夠識別在多種癌癥類型中高度表達的整合素受體(αVβ3)的化合物,從而讓它能夠有特異性地靶向腫瘤中編碼HIF2α蛋白的mRNA,將脫靶效應最小化。

ACROBiosystems開發了系列LDL RApolipoprotein E、ASGR1Integrin alpha V beta 3等多種RNA療法相關靶點蛋白。
LDL R蛋白覆蓋人、猴,鼠,兔等種屬,多種標簽可共選擇;與APOE蛋白的結合活性經BLI驗證,親和力可達nM級別,可用于RNA遞呈途徑優化,助力RNA創新療法的加速開發。


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驗證數據

> LDL R蛋白與APOE蛋白的結和活性經BLI驗證


Human LDL R, Fc Tag (Cat. No. LDR-H5254)可結合·Human Apolipoprotein E, His Tag (Cat. No. APE-H5246),親和常數為 51.2 nM

點擊申請protocol


Loaded Human LDL R, Fc Tag (Cat. No. LDR-H5254)可結合Human Apolipoprotein E, His Tag (Cat. No. APE-H5256),親和常數為36.8 nM

點擊申請protocol

參考文獻

1. Kowalski PS, Rudra A, Miao L, Anderson DG. Delivering the Messenger: Advances in Technologies for TherapeuticmRNADelivery. Mol Ther. 2019;27(4):710-28.

2. Springer AD, Dowdy SF. GalNAc-siRNA Conjugates: Leading the Way for Delivery of RNAi Therapeutics. Nucleic Acid Ther. 2018;28(3):109-18.

3. Patel S, Ashwanikumar N, Robinson E, Xia Y, Mihai C, Griffith JP, 3rd, et al. Naturally-occurring cholesterol analogues in lipid nanoparticles induce polymorphic shape and enhance intracellular delivery of mRNA. Nat Commun. 2020;11(1):983.

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