RNA 藥物靶點有可能徹底改變幾乎所有疾病的治療格局。除了 mRNA 作為基因表達中間體的角色外，非編碼 RNA 在轉錄調控、成熟和翻譯中也發(fā)揮著至關重要的作用。這篇文章簡要探討了 RNA 作為臨床驗證的藥物開發(fā)途徑的潛力、設計和發(fā)現(xiàn)方法以及對未來醫(yī)學的影響。

　　傳統(tǒng)的藥物開發(fā)主要以蛋白質為靶點，目標通常是增強或抑制蛋白質的活性。通常情況下，蛋白質藥物靶點表達不足或過度表達，靶向問題蛋白質并不一定能解決根本原因。這是許多間接改變靶點表達水平的治療藥物潛伏期明顯延長的原因，如離子通道和神經(jīng)遞質受體；以及為什么超過一半的蛋白質藥物靶標本身是直接或間接的轉錄調節(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 也是具有潛在深遠治療效果的絕佳靶點，因為它們能同時調節(jié)多種功能相關轉錄本的表達水平，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，因為非靶點可能是禁忌、致癌或致命的。因此，在選擇靶點時，建議進行全面的生物信息學分析，即使該靶點已在臨床前研究中得到證實。

　　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，成熟的早期蛋白質靶點藥物發(fā)現(xiàn)方法通常與 RNA 靶點不兼容。計算方法落后于蛋白質靶點的同類方法數(shù)十年，高通量靶點接合研究很難轉化為理想的生物活性，DNA 編碼文庫尤其不適用，組合化學文庫通常也不合適——每個核苷酸除了脆性磷酸二酯鍵外，還表現(xiàn)出多個反應中心，遠不如有序蛋白質靶點那樣受三級結構的保護。新出現(xiàn)的 RNA 靶向藥物都是獨立于靶點的表型篩選或功能生化篩選的成果。隨著計算機輔助藥物設計技術的發(fā)展，將迎來定制 RNA 靶向藥物設計時代。

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

　　為什么是小分子？

　　使用 RNA 分子作為治療藥物來靶向 RNA 失衡是比較簡單的——過表達的靶點可以用互補寡核苷酸來敲除，表達不足的靶點可以用轉錄本自身來補充。根據(jù) InformaPLC 和 Beacon Capital 報告的2022 年市場細分估值，盡管寡核苷酸在臨床批準的市場份額中占比不到 0.5%，但與小分子相比，這種簡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，包括精心設計的剪接開關和蛋白適配體。由于 RNA 干擾在構思、合成和早期評估方面相對容易，因此 RNA 作為藥物和靶點都很有吸引力——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數(shù)量級，無法在沒有輔助的情況下通過細胞膜到達靶點。此外，RNA 很容易被大多數(shù)生物體內普遍存在的 RNA 酶降解。目前先進的給藥載體，如脂質納米粒子，可以進入注射部位或肝臟的局部靶點，而且其發(fā)展將繼續(xù)擴大進入更多生理分區(qū)的機會。然而，給藥方式僅限于注射，嚴重限制了長期治療或個性化劑量方案的可行性。

　　2. 競爭： 與受益于轉化生物放大的 mRNA 疫苗不同，抑制性寡核苷酸的作用機制受限于其過表達靶點的濃度——它與所有其他本地 RNA 分子直接競爭進入 AGO2。DICER 會自然地促進 RISC 組裝，使新鮮成熟的 miR 與AGO2 對接。異生物抑制性寡核苷酸對 AGO2 的親和力往往低于其互補 RNA 靶標，這意味著靶標誘導異生物寡核苷酸裂解的效率要高于異生物對靶標的作用。這就導致劑量過大，加劇了固有毒性。

　　3. 毒性： 如果要喚起免疫反應或靶向腫瘤，毒性可能是一個有益的特征。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份額都很容易被生物仿制藥或者沒有寡核苷酸相關注意事項的小分子藥物效仿并取代。

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

　　臨床應用中的 RNA 靶向小分子

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

　　1. 抗生素

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

　　諾貝爾獎獲得者對大于 4.3 兆道爾頓的 70S 核糖體進行了結晶和后續(xù)結構測定，闡明了具有不同作用機制的多個抗生素結合位點。這些結構數(shù)據(jù)促進了完全合成的 70S結構引導的抗生素設計，并提供了首個經(jīng)臨床驗證的結構數(shù)據(jù)，這對訓練智能藥物設計算法至關重要。

　　2. 化學療法

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

　　哺乳動物線粒體 55S 核糖體僅翻譯 13 種蛋白質，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被認為是 A 位點靶向抗生素的潛在化療機制。迄今為止，尚未批準將具有 55S 交叉反應性的抗生素重新定位為化療藥物。

　　3. 無義逃避

　　包括杜興氏肌肉萎縮癥和囊性纖維化在內的許多遺傳疾病都是由于無義突變引起的。這些突變引入了過早的終止密碼子，編碼出截短、無功能的蛋白質。PTCTherapeutics 公司開發(fā)了表型篩選，以確定患者來源的生物發(fā)光報告細胞系中的蛋白質表達救援。Ataluren 是一種假陽性、被誤認為是熒光素酶穩(wěn)定劑。與鏈霉素類似，Ataluren 可能與核糖體的 A 位點結合，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，使全長蛋白質的合成逃脫。

　　4. 剪接修飾

　　脊髓性肌萎縮癥（SMA）是導致嬰幼兒死亡的主要遺傳病因。SMN1 突變編碼低功能或無功能的存活運動神經(jīng)元蛋白，導致運動神經(jīng)元變性、肌肉無力，嚴重時導致死亡。然而，SMN 蛋白在病理上仍然表達不足，部分原因是SMN2 的替代剪接排除了第 7 號外顯子，從而產(chǎn)生了截短的、無功能的蛋白。2020 年美國食品及藥物管理局批準的Risdiplam 可改變 SMN2 的剪接，促進全長 mRNA 的產(chǎn)生，從而緩解相關臨床癥狀。

　　通過使用人類胚胎腎細胞 SMN2 生物發(fā)光報告基因進行高通量篩選，發(fā)現(xiàn)了 Risdiplam 前體。通過在 SMA 患者來源的成纖維細胞培養(yǎng)物中的全長 SMA 轉錄本表達，以及在患者來源的 iPSC（誘導多能干細胞）產(chǎn)生的運動神經(jīng)元培養(yǎng)物中的蛋白表達，對找到的前體進行了進一步評估。雖然在結構上尚未解決，但其機制似乎不僅涉及 SMN2mRNA 結合，還涉及 U1 剪接體 RNA 及其相關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與更長的存活期和更多的運動功能增益相關，而且是口服給藥而不是鞘內給藥，報告的副作用也要輕得多。

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