RNA 藥物靶點(diǎn)有可能徹底改變幾乎所有疾病的治療格局。除了 mRNA 作為基因表達(dá)中間體的角色外，非編碼 RNA 在轉(zhuǎn)錄調(diào)控、成熟和翻譯中也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這篇文章簡(jiǎn)要探討了 RNA 作為臨床驗(yàn)證的藥物開發(fā)途徑的潛力、設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)方法以及對(duì)未來(lái)醫(yī)學(xué)的影響。

　　傳統(tǒng)的藥物開發(fā)主要以蛋白質(zhì)為靶點(diǎn)，目標(biāo)通常是增強(qiáng)或抑制蛋白質(zhì)的活性。通常情況下，蛋白質(zhì)藥物靶點(diǎn)表達(dá)不足或過度表達(dá)，靶向問題蛋白質(zhì)并不一定能解決根本原因。這是許多間接改變靶點(diǎn)表達(dá)水平的治療藥物潛伏期明顯延長(zhǎng)的原因，如離子通道和神經(jīng)遞質(zhì)受體；以及為什么超過一半的蛋白質(zhì)藥物靶標(biāo)本身是直接或間接的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，例如核受體，激酶和 G 蛋白偶聯(lián)受體。 同樣，microRNA 等非編碼 RNA 也是具有潛在深遠(yuǎn)治療效果的絕佳靶點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兡芡瑫r(shí)調(diào)節(jié)多種功能相關(guān)轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)水平，提供了一種天生的組合治療途徑。這種多特異性可能是喜憂參半的，因?yàn)榉前悬c(diǎn)可能是禁忌、致癌或致命的。因此，在選擇靶點(diǎn)時(shí)，建議進(jìn)行全面的生物信息學(xué)分析，即使該靶點(diǎn)已在臨床前研究中得到證實(shí)。

　　RNA 在溶液中的短暫性大大延緩了新的 RNA 靶向療法的出現(xiàn)。此外，成熟的早期蛋白質(zhì)靶點(diǎn)藥物發(fā)現(xiàn)方法通常與 RNA 靶點(diǎn)不兼容。計(jì)算方法落后于蛋白質(zhì)靶點(diǎn)的同類方法數(shù)十年，高通量靶點(diǎn)接合研究很難轉(zhuǎn)化為理想的生物活性，DNA 編碼文庫(kù)尤其不適用，組合化學(xué)文庫(kù)通常也不合適——每個(gè)核苷酸除了脆性磷酸二酯鍵外，還表現(xiàn)出多個(gè)反應(yīng)中心，遠(yuǎn)不如有序蛋白質(zhì)靶點(diǎn)那樣受三級(jí)結(jié)構(gòu)的保護(hù)。新出現(xiàn)的 RNA 靶向藥物都是獨(dú)立于靶點(diǎn)的表型篩選或功能生化篩選的成果。隨著計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，將迎來(lái)定制 RNA 靶向藥物設(shè)計(jì)時(shí)代。

　　選擇性地靶向 RNA 分子，就有可能在基因表達(dá)的早期階段進(jìn)行化學(xué)干預(yù)，從而影響蛋白質(zhì)的生成，并最終影響疾病的進(jìn)展。靶向 RNA 的能力為開發(fā)療法提供了可能性，這些療法可針對(duì)以前被認(rèn)為具有挑戰(zhàn)性或無(wú)法治療的靶點(diǎn)。

　　為什么是小分子？

　　使用 RNA 分子作為治療藥物來(lái)靶向 RNA 失衡是比較簡(jiǎn)單的——過表達(dá)的靶點(diǎn)可以用互補(bǔ)寡核苷酸來(lái)敲除，表達(dá)不足的靶點(diǎn)可以用轉(zhuǎn)錄本自身來(lái)補(bǔ)充。根據(jù) InformaPLC 和 Beacon Capital 報(bào)告的2022 年市場(chǎng)細(xì)分估值，盡管寡核苷酸在臨床批準(zhǔn)的市場(chǎng)份額中占比不到 0.5%，但與小分子相比，這種簡(jiǎn)便性使寡核苷酸治療途徑獲得了 97%的開發(fā)資金分配。迄今為止，已有 18 種寡核苷酸療法獲批用于治療各種疾病，包括精心設(shè)計(jì)的剪接開關(guān)和蛋白適配體。由于 RNA 干擾在構(gòu)思、合成和早期評(píng)估方面相對(duì)容易，因此 RNA 作為藥物和靶點(diǎn)都很有吸引力——RNA 干擾經(jīng)常在臨床前顯示出治療疾病的前景。然而，要使非翻譯寡核苷酸療法成熟并應(yīng)用于臨床，還存在一些主要障礙。

　　1. 生物利用率： 即使是很小的寡核苷酸，其體積和極性也要大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，無(wú)法在沒有輔助的情況下通過細(xì)胞膜到達(dá)靶點(diǎn)。此外，RNA 很容易被大多數(shù)生物體內(nèi)普遍存在的 RNA 酶降解。目前先進(jìn)的給藥載體，如脂質(zhì)納米粒子，可以進(jìn)入注射部位或肝臟的局部靶點(diǎn)，而且其發(fā)展將繼續(xù)擴(kuò)大進(jìn)入更多生理分區(qū)的機(jī)會(huì)。然而，給藥方式僅限于注射，嚴(yán)重限制了長(zhǎng)期治療或個(gè)性化劑量方案的可行性。

　　2. 競(jìng)爭(zhēng)： 與受益于轉(zhuǎn)化生物放大的 mRNA 疫苗不同，抑制性寡核苷酸的作用機(jī)制受限于其過表達(dá)靶點(diǎn)的濃度——它與所有其他本地 RNA 分子直接競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入 AGO2。DICER 會(huì)自然地促進(jìn) RISC 組裝，使新鮮成熟的 miR 與AGO2 對(duì)接。異生物抑制性寡核苷酸對(duì) AGO2 的親和力往往低于其互補(bǔ) RNA 靶標(biāo)，這意味著靶標(biāo)誘導(dǎo)異生物寡核苷酸裂解的效率要高于異生物對(duì)靶標(biāo)的作用。這就導(dǎo)致劑量過大，加劇了固有毒性。

　　3. 毒性： 如果要喚起免疫反應(yīng)或靶向腫瘤，毒性可能是一個(gè)有益的特征。即便如此，這也是一種微妙的平衡。

　　4. 特異性： 寡核苷酸很少具有單核苷酸分辨率的特異性。此外，生物物理特性和 RNA 作用蛋白的脫靶效應(yīng)也不可避免。

　　5. 通用性： 與任何生物制劑一樣，任何寡核苷酸的市場(chǎng)份額都很容易被生物仿制藥或者沒有寡核苷酸相關(guān)注意事項(xiàng)的小分子藥物效仿并取代。

　　小分子的設(shè)計(jì)可以減少所有以上這些障礙，提高治療RNA 靶點(diǎn)的精確性、生物利用度和整體安全性。

　　臨床應(yīng)用中的 RNA 靶向小分子

　　下面將介紹所有四類臨床批準(zhǔn)的 RNA 靶點(diǎn)及其發(fā)現(xiàn)過程。值得注意的是，所有這些藥物都以與蛋白質(zhì)形成生物復(fù)合物的非編碼調(diào)控 RNA 為靶標(biāo)，目前獲批的 40 多種分子都具有極性和其他理化特性，達(dá)到或超過了傳統(tǒng)藥物的標(biāo)準(zhǔn)。

　　1. 抗生素

　　原核生物 70S 核糖體是一個(gè)神奇的抗生素藥物靶點(diǎn)，它是所有生物功能不可或缺的保守基石。歷史悠久的細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)本質(zhì)上是一種低成本、高通量的表型檢測(cè)方法，適用于任何抗生素靶點(diǎn)。1944 年，鏈霉素被發(fā)現(xiàn)后不到一年就被批準(zhǔn)用于臨床。這是美國(guó)食品及藥物管理局批準(zhǔn)的第一種 RNA 作用藥物，盡管當(dāng)時(shí)還不知道這一點(diǎn)。結(jié)合30S 核糖體亞基的 A 位點(diǎn)以干擾翻譯保真度的作用機(jī)制的解密工作在 20 多年后才真正開始。

　　諾貝爾獎(jiǎng)獲得者對(duì)大于 4.3 兆道爾頓的 70S 核糖體進(jìn)行了結(jié)晶和后續(xù)結(jié)構(gòu)測(cè)定，闡明了具有不同作用機(jī)制的多個(gè)抗生素結(jié)合位點(diǎn)。這些結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)促進(jìn)了完全合成的 70S結(jié)構(gòu)引導(dǎo)的抗生素設(shè)計(jì)，并提供了首個(gè)經(jīng)臨床驗(yàn)證的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，這對(duì)訓(xùn)練智能藥物設(shè)計(jì)算法至關(guān)重要。

　　2. 化學(xué)療法

　　從天然產(chǎn)物體外篩選中發(fā)現(xiàn)的 80S 核糖體 A 位點(diǎn)伸長(zhǎng)阻斷機(jī)制以及omacetaxine mepesuccinate（高三尖杉酯堿）的抗腫瘤特性，分別比結(jié)構(gòu)闡明和臨床批準(zhǔn)用于激酶抑制劑耐藥白血病的時(shí)間早 35 年和 37 年。有人認(rèn)為，omacetaxine mepesuccinate 的主要靶標(biāo)可能不是最初描述的 80S 真核核糖體，而是線粒體 55S 核糖體。

　　哺乳動(dòng)物線粒體 55S 核糖體僅翻譯 13 種蛋白質(zhì)，其三種線粒體 rRNA 由核糖體基因組編碼。與 99% 的線粒體蛋白一樣，核糖體蛋白成分也由核基因組編碼。線粒體核糖體交叉反應(yīng)被認(rèn)為是 A 位點(diǎn)靶向抗生素的潛在化療機(jī)制。迄今為止，尚未批準(zhǔn)將具有 55S 交叉反應(yīng)性的抗生素重新定位為化療藥物。

　　3. 無(wú)義逃避

　　包括杜興氏肌肉萎縮癥和囊性纖維化在內(nèi)的許多遺傳疾病都是由于無(wú)義突變引起的。這些突變引入了過早的終止密碼子，編碼出截短、無(wú)功能的蛋白質(zhì)。PTCTherapeutics 公司開發(fā)了表型篩選，以確定患者來(lái)源的生物發(fā)光報(bào)告細(xì)胞系中的蛋白質(zhì)表達(dá)救援。Ataluren 是一種假陽(yáng)性、被誤認(rèn)為是熒光素酶穩(wěn)定劑。與鏈霉素類似，Ataluren 可能與核糖體的 A 位點(diǎn)結(jié)合，干擾翻譯的保真度，但只干擾過早終止密碼子，排除真核釋放因子，使全長(zhǎng)蛋白質(zhì)的合成逃脫。

　　4. 剪接修飾

　　脊髓性肌萎縮癥（SMA）是導(dǎo)致嬰幼兒死亡的主要遺傳病因。SMN1 突變編碼低功能或無(wú)功能的存活運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元蛋白，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元變性、肌肉無(wú)力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致死亡。然而，SMN 蛋白在病理上仍然表達(dá)不足，部分原因是SMN2 的替代剪接排除了第 7 號(hào)外顯子，從而產(chǎn)生了截短的、無(wú)功能的蛋白。2020 年美國(guó)食品及藥物管理局批準(zhǔn)的Risdiplam 可改變 SMN2 的剪接，促進(jìn)全長(zhǎng) mRNA 的產(chǎn)生，從而緩解相關(guān)臨床癥狀。

　　通過使用人類胚胎腎細(xì)胞 SMN2 生物發(fā)光報(bào)告基因進(jìn)行高通量篩選，發(fā)現(xiàn)了 Risdiplam 前體。通過在 SMA 患者來(lái)源的成纖維細(xì)胞培養(yǎng)物中的全長(zhǎng) SMA 轉(zhuǎn)錄本表達(dá)，以及在患者來(lái)源的 iPSC（誘導(dǎo)多能干細(xì)胞）產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元培養(yǎng)物中的蛋白表達(dá)，對(duì)找到的前體進(jìn)行了進(jìn)一步評(píng)估。雖然在結(jié)構(gòu)上尚未解決，但其機(jī)制似乎不僅涉及 SMN2mRNA 結(jié)合，還涉及 U1 剪接體 RNA 及其相關(guān)小核核糖核蛋白的直接參與。

　　Risdiplam 不僅作為一種非核糖體 RNA 靶向治療藥物，而且作為一種小分子寡核苷酸治療置換的首次展示，都是一流的。Nusinersen 是一種旨在糾正 SMN2 剪接變異的反義寡核苷酸，已于 2016 年獲批用于臨床。 最重要的是，risdiplam與更長(zhǎng)的存活期和更多的運(yùn)動(dòng)功能增益相關(guān)，而且是口服給藥而不是鞘內(nèi)給藥，報(bào)告的副作用也要輕得多。

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