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递呈系统——RNA疗法核心竞争力

作者:北京百普赛斯生物科技股份有限公司 2021-07-30T10:08 (访问量:5413)

来势汹汹的新冠疫情推动了mRNA技术的快速成熟,伴随着mRNA疫苗的上市,RNA治疗方案被业界广泛接受,开发速度明显加快:

  • 2021年7月6日,Arrowhead Pharmaceuticals公司宣布,其在研RNA干扰(RNAi)疗法ARO-HIF2在治疗晚期透明细胞肾细胞癌(ccRCC)患者的1b期临床试验中获得积极结果。中期分析结果表明,ARO-HIF2缩小了部分患者的肿瘤体积,降低了HIF2α蛋白水平,并表现出一些早期疗效 [注1]。
  • 2021年7月7日,Arbutus Biopharma和Vaccitech联合宣布,两家公司已经达成一项临床试验合作协议,将对RNAi药物AB-729+治疗性乙肝疫苗VTP-300构成的免疫治疗组合进行评估,用于治疗已经接受标准核苷(酸)类逆转录酶抑制剂(NrtI)治疗的慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染者 [注2]。

注:

1. RNAi药物AB-729:一种利用新型共价偶联N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)递送技术靶向肝细胞的皮下注射RNAi疗法

2. 治疗性乙肝疫苗VTP-300:与疫苗作用机制非常类似,利用黑猩猩腺病毒载体(ChAdOx1)和改良牛痘安卡拉病毒载体(MVA)表达乙肝病毒抗原,进而激发抗HBV的免疫应答


RNA基因疗法潜力无穷

随着国产新冠灭活、腺病毒及重组蛋白疫苗相继获批,国产mRNA疫苗的进展成为人们关注的焦点。就在7月19日,君实生物宣布与嘉晨西海达成合作协议,双方将共同设立合资公司,在全球范围内合作开发和商业化基于mRNA技术平台和其他技术平台进行的肿瘤、传染病、罕见病等疾病领域的新药项目。与此同时,后疫情时代的到来也让人们对于RNA相关基因疗法的未来充满期待。
以mRNA疗法为例,简单来讲就是利用化学修饰后的mRNA分子进入细胞质中,利用细胞质内的自有核苷酸进行转录表达,生成机体所需要的蛋白质。mRNA表达的治疗性蛋白质具有治疗多种疾病的潜力。主要包括:

蛋白质替代以恢复单一蛋白质的功能治疗罕见的单基因疾病

细胞重编程,其中mRNA可用于通过表达转录或生长因子来调节细胞行为

免疫疗法,其中mRNA编码的转录物可以引起针对靶细胞的特异性免疫反应

一般而言,设计用于表达治疗性蛋白质的mRNA需具有低免疫原性、较长的稳定性和有效的翻译。mRNA的细胞内递送能够在宿主细胞和组织内表达几乎任何所需的蛋白质,并且它允许保存宿主细胞固有的编码蛋白质的翻译后修饰。

这种方法还可以解决基于蛋白质在递送方面遇到的挑战,尤其是那些旨在恢复细胞内和跨膜蛋白的药物

RNA药物开发难点

由于RNA物理性质,RNA在很长一段时间并不是理想的药物,因为RNA分子易降解,在体内半衰期相对较短。目前,主要通过改善化学稳定性使得RNA的半衰期得以延长,从而降低了RNA的药品开发难度。

此外核酸药物想要进入体内,还需要面对以下三个难关:

  1. RNA的分子量和负电荷使其不能自由通过生物膜

  2. RNA容易被血浆和组织中RNase酶降解,被肝脏和肾脏快速清除和被免疫系统识别

  3. 进入细胞后“卡”在内吞小体中无法发挥功能

以上几点让RNA药物发展面临的技术障碍一直没有变,那就是药物递送。目前,解决递呈问题主要有两个方法:

  1. 如上提及的改造核酸分子,让其稳定并躲避免疫系统的识别

  2. 利用药物递呈系统,如脂质纳米颗粒(LNP)和GalNAc(N-乙酰化的半乳糖胺)偶联技术[1,2]


    药物递呈系统解决方案:LNP

最新研究发现LNP在注入血流后,LNP表面的PEG脂质可以被置换为血清蛋白(如ApoE),并通过受体(如LDL R)介导进入细胞。但进一步研究表明,大多数LNP被困在可降解的内吞隔室中或从细胞中流出,只有一小部分(<2%)到达细胞质发挥作用;尽管研究人员通过优化LNP组分(如添加C-24烷基植物甾醇)可以提升基因转染率,但LNP介导的RNA内体逃逸过程依然有待确认[3]


LNP 上的 PEG 脂质可以与 ApoE 结合启动细胞受体 LDL R 介导的细胞内吞


药物递呈系统解决方案:GalNAc 偶联技术

Tris-GalNAc与在肝细胞上高度表达的无唾液酸糖蛋白受体(ASGPR)结合,导致快速内吞作用。虽然穿过内体脂质双层膜的确切机制仍然未知,但足够数量的siRNA进入细胞质以在体内诱导强大的靶向选择性RNAi反应。但是与LNP内涵体释放机制类似,GalNAc-siRNA偶联物从内涵体内释放的机制也不明确,而且GalNAc-siRNA偶联物递送途径只在ASGPR表达的肝脏细胞上有效,其他细胞/组织中尚无有效递送途径[2]


GalNAc-siRNA 偶联物-肝细胞递呈途径

此外,除肝细胞递呈途径,RNA药物还包括肺、中枢神经系统、心血管、肾、胰、肿瘤递呈等多个递呈途径。以前文提及的Arrowhead Pharmaceuticals 公司的RNA干扰(RNAi)疗法为例,该治疗方案是通过ARO-HIF2上连接了一种能够识别在多种癌症类型中高度表达的整合素受体(αVβ3)的化合物,从而让它能够有特异性地靶向肿瘤中编码HIF2α蛋白的mRNA,将脱靶效应最小化。

ACROBiosystems开发了系列LDL RApolipoprotein EASGR1Integrin alpha V beta 3等多种RNA疗法相关靶点蛋白。
LDL R蛋白覆盖人、猴,鼠,兔等种属,多种标签可共选择;与APOE蛋白的结合活性经BLI验证,亲和力可达nM级别,可用于RNA递呈途径优化,助力RNA创新疗法的加速开发。


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验证数据

> LDL R蛋白与APOE蛋白的结和活性经BLI验证


Human LDL R, Fc Tag (Cat. No. LDR-H5254)可结合·Human Apolipoprotein E, His Tag (Cat. No. APE-H5246),亲和常数为 51.2 nM

点击申请protocol


Loaded Human LDL R, Fc Tag (Cat. No. LDR-H5254)可结合Human Apolipoprotein E, His Tag (Cat. No. APE-H5256),亲和常数为36.8 nM

点击申请protocol

参考文献

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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