寡核苷酸：机遇、产品线与挑战

自上世纪70年代起，寡核苷酸治疗的研究就取得了显著的进展，然而时隔50年，美国食药监局（FDA）只批准了3种寡核苷酸药物。尽管如此，对于这一领域的研究仍保持强劲势头，目前有约135 种寡核苷酸药物正处于不同的临床试验阶段，且临床获益非常令人期待。

承诺与机遇

到底是什么让寡核苷酸具有如此大的吸引力？尽管这类产品的疗法多种多样，但以下几点让人感到精神振奋并甘愿为之奉献：

◆ 寡核苷酸可以为多种疾病提供有效的治疗方案。

◆ 当小分子或蛋白质治疗无效时，寡核苷酸可以对蛋白质进行靶向干预，从而提升治疗的有效性。

◆ 寡核苷酸可以从分子水平干扰核糖核酸（RNA）的功能，对于特定的异常基因可以进行靶向锁定、操纵、失表达和/或调节。

◆ 寡核苷酸能改善免疫系统，它为现有治疗方法无效的多种自身免疫性疾病提供了有效的治疗方案。

◆ 寡核苷酸是经化学修饰的RNA 或DNA 所合成的片段，因此，它比很多用于细胞治疗及生物治疗的产品更适合大规模规范化（GMP）的商业生产。

◆ 寡核苷酸的副作用比其他类别的药物更少、更可控。

◆ Ryszard Kole 在1993年的报告中称寡核苷酸能用于调节前信使mRNA（pre-mRNA）的剪接。研究人员针对治疗杜氏肌营养不良症（DMD）做了大量的工作，包括治疗引发DSD的剪接突变。除此以外，其他大量疾病也将从中获益。

◆ 理论上，和小分子药物及大分子生物药物相比，寡核苷酸药物的设计和研发更为直接。

由于寡核苷酸的市场相对来说还比较新，因此很难准确推测出其市场规模，但无论怎样，所有证据都显示未来这个市场将快速增长、充满活力，前途一片光明。预计从2015年至2020年，寡核苷酸合成市场规模将从10.8亿美元增至19.2亿美元，年复合增长率（CAGR）高达10.1%。

虽然只有极少数寡核苷酸药物获批上市（目前美国只有3个产品获批），但并不影响我们近距离观察这个业界翘楚。如Ionis 制药公司（原Isis 制药公司（2015 年前）），在其创立的25 年间，Ionis 公司一直致力于寡核苷酸药物的研发，特别是反义寡核苷酸（ASO）治疗。尽管Ionis公司大部分的季报显示公司仍处于亏损状态，但从股市的反馈来看，未来它的走势亦或强劲。Ionis公司（IONS）的股票在过去的4年分别跑赢了纳斯达克综合指数和纳斯达克生物技术指数。

尽管寡核苷酸市场不如其他领域那样可以预测，但根据业内专家的反馈、投资额的增长以及各类研发活动来看，它在未来还是大有可为的。但这并不意味着今后会毫无坎坷、一马平川。

挑战

寡核苷酸的未来会面临重重困难，在这里我们仅关注其中的4点：使能技术、治疗的多元化、给药挑战和监管的复杂性

使能技术

反义寡核苷酸（ASO）治疗是目前所有寡核苷酸产品中最具希望且最成功的。本文开始曾提到，大家普遍认为新寡核苷酸时代及反义寡核苷酸（ASO）的出现是从上世纪70年代开始的，即在诺贝尔奖获得者Gobind Khorana 公开发表了他突破性的工作之后。

自上世纪70 年代起，在历经早期发展和关键性的突破后，反义寡核苷酸（ASO）治疗从90 年代起成为充满希望的商业化治疗方案。但与此同时，供应链的脱节限制了合成技术的应用从而严重影响了产品的正常供应，而分析技术还不够成熟，分析仪器技术发展的滞后不足以支撑整个市场的需求。

先进的分析技术能更好对目标寡核苷酸及代谢产物进行定性和定量的分析，这是非常重要的使能技术。如，前几年开始应用的新液相色谱- 质谱联用（LC/MS）技术就同时使用了低水平的三乙胺（TEA）和六氟异丙醇（HFIP）作为流动相缓冲。这个技术在反相分离中提高了质谱（MS）灵敏度。当然，仅靠高效液相色谱（HPLC）是不够的，还有很多其他重要的先进分析法，如，高分辨率和丰富的质谱表征（MS）
也是非常必要的。

除了分析法的局限性，它价格昂贵，也不易生产出化学修饰的寡核苷酸，因此产量非常少，从而导致了供应链的脱节及库存的吃紧。不过业界领袖正在不遗余力的投入资源以期改善生产效率和提高产能。

Ionis公司主席、CEO兼总裁Stanley T. Crooke博士在2014年的年报中说：“通过改进若干特定的化学过程可以扩大产能，同时能在很大程度上减少寡核苷酸的生产成本。如，通过提高生产效率来大幅度减少原材料的成本，同时增加产能。通过内部研究、制定发展规划和与外部供应商的合作，我们能进一步提高效率和减少成本。”

寡核苷酸类产品治疗的多元化

核酸分子比传统的小分子更大并带有电荷，因此能否被靶向器官和细胞有效吸收成为研发的制胜关键。因此，核酸分子的大小需要经过缜密研究，并允许一定范围的化学修饰，同时不能改变其作用机制。

核酸药物的分类可以根据其结构的不同（单链或双链）、按分子量的不同（2,400-16,000）或按分子大小/ 核苷酸数和负电荷数等。这些差异可以形成多种不同的作用机制，即药物分子与靶向mRNA、细胞和组织之间进行不同的相互作用。

如，有限的化学修饰可以较少的干扰RNA，同时允许细胞内必要的蛋白质识别寡核苷酸分子。与之相反，反义寡核苷酸允许较自由的化学修饰，修饰了分子内的糖环，但限制了RNase H 的活性从而抵抗寡聚物的侧接（即gapmers）。

鉴于分子特性和作用机制的多元化，如果为了方便监管而把这类治疗笼统的归成一大类，显然并没有意义。

给药及毒理学的挑战

尽管寡核苷酸有着临床优势，但如何在体内持续有效的给药仍是个难题，特别是如何把寡核苷酸送达至靶向组织的靶向细胞内的同时保留其活性。

SIDEBAR核酸分子比传统的小分子更大且带有电荷，因此能否被目标器官和细胞有效吸收成为在研药的制胜关键。因此，核酸分子的大小需要经过缜密研究，并允许一定范围的化学修饰，同时不能改变其作用机制。

目前研究人员正在探索不同的解决方法，如：现有寡核苷酸的化学修饰、尝试脂质或纳米聚合物载体及寡核苷酸与受体靶向载体的结合，如：碳水化合物、多肽和核酸适体。脱靶效应也是一个由来已久的、持续关注的重点，可喜的是在这方面的研究已经取得了长足进展，并且会持续进行下去。

监管的复杂性

对于寡核苷酸研发的监管，其考量因素显而易见：显著的效果/疗效、药物在体内的稳定性、良好的药代动力学（PK）、良好药效学（PD）、最大程度的减少脱靶效应、产品的安全性等。由于寡核苷酸介于小分子和大分子生物制剂之间，因此需要创立一套新的监管方式。

虽然寡核苷酸药物非常多元化，但都通过化学合成，因此在合成方法上有诸多相似之处。现在争论的核心是，寡核苷酸在实际生产中和其他小分子药物相似，但在体内的相互作用更接近典型的生物疗法。

就疗效而言，不得不承认寡核苷酸的治疗非常独特，它为治疗/临床做出了显著的贡献。它根据分子特性量体裁衣，提供个性化的解决方案、通过细胞层面来锁定目标，而非寻找一个不存在的通用解决方案。尽管这一方法在很大程度上帮助了寡核苷酸治疗技术的发展，但如何监管并适时创新相对滞后。

尽管在制定寡核苷酸治疗相关的监管时困难重重，FDA还是发布了推荐使用合成的寡核苷酸并批准了相关药物：“关于考虑提交基于寡核苷酸治疗的药物申请的治疗化学、生产和控制（CMC）信息。”

由于没有明确的监管政策，世界两大药品监管机构，美国药监局（FDA）和欧洲药品管理局（EMA）对于如何监管寡核苷酸也有分歧。在反复争论后，FDA决定把这类药物归为小分子药物，并由其药物评价和研究中心（CDER）负责管辖。

但在EMA看来，寡核苷酸治疗更适用于“集中化管理”，而非“双边互认”管理。集中化管理允许在欧盟内进行销售授权。集中化管理要求药物借鉴生物技术生产、孤儿药的生产、含有新的活性物质且用于艾滋病、肿瘤、神经退行性疾病或糖尿病治疗的药物生产，即2004年5月20日（（EC）726/2004 号文生效日）之前未被授权的。

相比之下，任何由欧盟成员国授予的本国销售授权，其授权申请在其他成员国相之间亦可互认。

而争论的焦点在于这种监管性质并不理想，由于疗效的确定性，获益患者众多，当然我们有理由乐观地认为这个问题总会得到及时的解决。

产品线

目前FDA已经批准了3个寡核苷酸药物，其中2个分别是福米韦生（Vitravene）和米泊美生（Kynamro），均由Ionis公司（原Isis 制药公司）研发，主要以RNase H为介质，裂解靶向RNA。第3个被批准的寡核苷酸是哌加他尼（Macugen），由OSI和辉瑞共同研发。

近年来寡核苷酸治疗的发展势头强劲，市场趋于成熟，产品线中包括一大批待上市的新药。

目前有30多个企业的135种寡核苷酸药物正在临床试验阶段（ClinicalTrials.gov）。在这135种药物中，有37种处于开放阶段，包括主动入组、未入组和仅通过邀请入组等。剩余的研究有的已经完成，有的中止，而在完成的研究中，有些临床结果非常令人振奋。

很多注册的临床试验用的是反义寡核苷酸或siRNA，主要针对不同类型肿瘤的治疗。当然，还有其他疾病可以从中获益，包括影响眼睛和肝脏的疾病、杜氏肌营养不良症、艾滋病、间皮瘤、类风关等。

Ionis公司无疑是这一行业的领军企业，它独立研发或和战略伙伴合作研发的产品超过所有产品线的25%，或者说有33%的产品在临床试验阶段。以下Ionis2014年的年报揭示了寡核苷酸产品研发的历程。

Ionis公司主席、CEO兼总裁Stanley T. Crooke博士在2014年的年报中说：“2014年是我们公司成立的第25周年。和大部分产品研发一样，我们的产品研发一路伴随着很多伟大的时刻，历经了高潮和低谷，感受过失望和成功，我们现在处于（Ionis）起步期的尾端。经过了25年的风风雨雨，我想我们能自信的宣布反义技术时代的来临，它为医学进步作出了重要的贡献，并将为多种疾病的患者带来显著的临床获益。”

从Crooke博士的声明中可以看出，我们应该牢记药物研发的长期性。而今，仍有很多治疗方法在研发的最后阶段中显示临床的实际获益和先前理论上的显著获益之间相去甚远。因此，我们有理由相信寡核苷酸治疗的研发和商业化仍将继续下去，且势头强劲，通过研发，越来越多的使能技术将用于这一代药物。

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