本文轉自：?生物工藝與技術

盡管 COVID-19 疫苗的快速開發最近引起了人們對 mRNA 作為控制傳染性病毒傳播手段的極大關注，但與mRNA相似的，還有一類基于siRNA 的藥物靶標，也稱為小干擾RNA，其也可以作為治療多種疾病的治療方式。

在本文中，將介紹 siRNA 療法的入門知識，將它們與其它治療方式進行比較，尤其是基因療法和基因編輯，并仔細研究siRNA 在治療罕見和非罕見疾病方面的令人興奮的潛力。

首先，簡要介紹一下基因表達?；虮磉_是細胞用來將我們DNA（基因）中編碼的指令轉化為功能性蛋白質的過程。這個過程中的一個關鍵中介是信使RNA (mRNA)。mRNA?從細胞核中的 DNA 復制指令，并將該信息傳送到細胞核外的細胞機器，該機器制造蛋白質。我們DNA 中的每個蛋白質編碼基因都有相應的mRNA，使基因能夠以這種方式表達。

小干擾 RNA (siRNA) 是 RNA 的短序列，它通過與特定mRNA 結合并在其到達細胞的蛋白質制造機制之前促進其降解來干擾基因表達，從而有效地“沉默”相應基因的表達。諾貝爾獎獲得者發現了這種被稱為RNA 干擾 (RNAi) 的自然發生機制，為設計和使用合成 siRNA 作為療法、以通過靶向其相應的 mRNA 來減少或消除疾病相關蛋白的表達創造了可能性。

siRNA 可以針對兩大類疾病相關基因。一類由直接引起或驅動疾病的基因組成；沉默這些基因通過靶向其來源以治療疾病。第二類由不一定驅動疾病、但可能抑制其它有益基因表達的基因組成；沉默這些抑制因子會提高可以改善疾病狀態的基因的表達。

siRNA 的巨大潛力在于它能夠擊中長期以來被認為是“不可成藥”的目標，例如缺乏適合小分子藥物結合位點的蛋白質，包括那些參與蛋白質-蛋白質相互作用的蛋白質，以及細胞內靶點，這超出了抗體和其它生物藥的可到達范圍。

針對許多疾病的精確模式

除了作為靶向藥物外，siRNA 也是精準藥物，因為它們通過 RNA 中四個核苷酸堿基之間的Watson-Crick 堿基配對的精確機制接合和沉默其 mRNA 靶標。簡而言之，這意味著 siRNA 只會以高親和力與包含互補核苷酸序列的mRNA 結合。

siRNA 的一個優點是，雖然它們可以進入細胞內，但它們不能在沒有幫助的情況下這樣做。它們必須以某種方式被包裝或與靶向部分偶聯才能進入細胞。雖然乍一看這似乎是一個缺點，但它實際上是有利的；該包裝可以設計為僅在需要的地方提供siRNA - 細胞和組織產生高水平的疾病相關蛋白。這種精確度可防止siRNA 進入其它細胞和組織而導致不必要的副作用，從而有助于提高安全性。

精準靶向和精準遞送將 siRNA 療法與小分子藥物區分開來，小分子藥物通常通過靶向蛋白質起作用，并且在它們將進入哪些組織、它們將如何被代謝以及它們可能產生哪些副作用方面可能是高度不可預測的。

目前，siRNA 的精確遞送通常是通過將它們結合或偶聯到稱為 GalNAc 的糖簇上來實現的，GalNAc 結合一種受體，該受體在肝臟的肝細胞上高度表達，但在其它組織和細胞類型中幾乎沒有表達。因此，GalNAc充當將 siRNA 遞送到肝細胞中的特定“地址標簽”。

值得注意的是，在 GalNAc 的幫助下，肝臟特異性遞送并不將 siRNA 限于治療肝臟疾?。涸谌祟惢蚪M中大約 30,000 個基因中，肝臟表達了其中的大約 14,000 個。只要疾病相關基因主要在肝臟中表達，siRNA 就可以通過靶向基因的 mRNA 來治療疾病。

然而，許多疾病相關基因在肝臟中的表達并不高。出于這個原因，該領域的下一個重大挑戰是將siRNA 遞送至肝外組織（肝外遞送）。研究人員和公司正在試驗各種肝外遞送方法，例如將siRNA 與抗體或肽配體結合，或將 siRNA 加載到脂質納米顆?；蛲饷隗w中。

不過，在肝臟中表達的基因中只有 1% 被公開披露的 siRNA 靶向。這為siRNA 領域留下了巨大的潛在靶點和治療機會的“空白”。

siRNA 療法還有兩個有助于長效作用的特點：它們被帶入細胞，然后保留在稱為內體的球形囊泡內，然后將siRNA 釋放到細胞質中；并且它們在 RNA 誘導的沉默復合物 (RISC) 內具有催化活性，允許單個siRNA 誘導多個 mRNA 分子的降解。

siRNA vs. 基因療法：“短暫性”的好處

由于 siRNA 靶向基因而不是蛋白質，因此它們經常與基因療法（通過在患者基因組中添加疾病相關基因的功能拷貝來治療疾?。┖突蚓庉嫰煼ǎㄍㄟ^改變有缺陷的疾病相關基因來治療疾病，基因要么被糾正缺陷，要么使基因完全失去功能）進行比較。

基因療法和基因編輯療法對于“一次性”治療的承諾很有吸引力，這種治療可以通過單次治療永久改變患者的基因組。但他們也提出了擔憂：如果治療引入了意想不到和不想要的永久性變化怎么辦？

在這種情況下，siRNA 代表了一種有趣且有價值的治療中間體，介于基因療法和基因編輯療法的持久性與短效小分子藥物的短暫性之間。從這個中間立場出發，siRNA提供了單劑量的持久、劑量依賴性治療效果的好處，而不會不可逆轉地改變患者的基因組，以及通過減少或暫停給藥方案來根據需要修改這些效果的能力。

與基因編輯療法相比，siRNA 還具有更可預測的安全性。這是由于堿基配對的精確機制使 siRNA 序列能夠沉默脫靶 mRNA 并導致預測和篩選出不需要的副作用。

例如，Silence Therapeutics 應用機器學習（人工智能）和其它計算機技術來最大限度地提高siRNA 對目標 mRNA 的沉默效果，同時最大限度地降低其結合脫靶 mRNA 的潛力。相比之下，盡管許多研究都集中在提高基因編輯療法的安全性上，但預測它們的脫靶效應仍然具有挑戰性。

siRNA 在罕見疾病及其它領域的潛力

siRNA 分子本身的精確性，加上GalNAc 在過去十年中提供的精細靶向機制的闡明，開辟了靶向治療的全新領域，第一個siRNA 產品于 2018 年獲得 FDA 批準，另外兩個緊隨其后。雖然這些獲批產品用于罕見病治療，但siRNA 也適用于治療不那么罕見的疾病。事實上，研究發現siRNA 令人興奮，因為它有潛力為許多目前缺乏有效治療的罕見和常見疾病創造治療方法。

原文：G.Campion, The Promise Of Gene Silencing: A Primer On siRNA. Bioprocess Online, 2022.