【行研】全球创新提速，小核酸药物递送系统革新升级

小核酸技术作为近两年颠覆性的创新疗法之一，与传统药物相比，小核酸药具有靶点筛选快、研发成功率高、不易产生耐药性、适应症广阔、治疗长效性强等诸多优势，能很好补充或替代现有疗法，填补空白适应症，展现出巨大的市场潜力。预计2025年全球小核酸药物销售额将突破100亿美元。

广义的小核酸药物是指长度小于30nt的寡核苷酸序列，包括小干扰核酸（siRNA）、反义核酸（ASO）和核酸适配体（Aptamer）。虽然ASO是最早开发的药物类型，但siRNA已成为研发最集中的热门方向，占据全球小核酸药物研发管线总数的65%。小核酸药物递送载体的开发，是业界公认的核心壁垒和技术难点之一。由于小核酸是外源性药物，可能会在血液循环中被核酸酶降解，且由于其分子量大以及带有负电荷，所以无法穿过细胞膜发挥疗效，体外试验表明仅1%的核酸药物能进入细胞质，而在体内试验中该比例不足0.1%。为此开发可以克服天然生物学障碍、实现高效跨膜和体内运输的小核酸递送系统，成为亟待解决的关键性问题。

图.小核酸药物在递送中面临的问题 资料来源：平安证券

小核酸药物的递送载体可分为病毒类和非病毒类。由于病毒类运输效率低且可能引发免疫反应，因此非病毒类成为当前主流，其中LNP（脂质纳米粒）和GalNac（N-乙酰半乳糖胺）是研究和应用最成熟递送载体，也是上市药品临床试验中被成功验证的非病毒类载体技术，下文重点介绍LNP和GalNac系统，其他临床阶段的载体还有PNP、外泌体等。

LNP

LNP是脂质载体中的代表，已上市的mRNA疫苗，如BNT162b2（Pfizer/BioNTech公司研发）和mRNA-1273（Moderna公司研发）均采用脂质纳米粒技术。早在2018年FDA批准的首款siRNA药物Onpattro（Alnylam）就使用了LNP，也正因为此，LNP技术的底层专利掌握在Alnylam手中，所以专利所属权问题就成为应用LNP技术的最大弊端。

LNP的结构由阳离子脂质、辅助型脂质、胆固醇和聚乙二醇（PEG）修饰脂质组成稳定的颗粒。阳离子脂质主要负责与带负电的小核酸结合，辅助型脂质在内吞时加快小核酸释放，胆固醇进一步稳定LNP的结构，PEG修饰的脂质可以防止LNP聚集，延长其代谢时间。递送时，小核酸在LNP的内核中被保护不被降解，同时LNP的亲脂性可以使颗粒和细胞膜融合，递送小核酸进入细胞发挥作用。

图.LNP成分及结构 资料来源：precision nanosystems

除了专利问题，LNP高质量生产还需精准控制其组分、粒度、流量、流体形态，包括高纯度脂质原料的生产也较为复杂，真正掌握核心技术的公司还较少。比如凯莱英在LNP合成原料供应领域就及早布局，也是国内为数不多的拥有关键技术的公司之一。2022年3月和mRNA原料酶生产企业近岸蛋白达成战略合作，由凯莱英提供阳离子脂质和PEG脂质体，双方联手打造mRNA一站式服务平台。

LNP技术的另一大瓶颈是其组织靶向性仅局限于肝脏，当静脉注射后80%-90%的LNP会进入肝脏被肝细胞吸收，这极大限制了其他病变器官的应用治疗。2022年7月，美国ReCode Therapeutics公司公布了最新突破性进展，通过选择性器官靶向LNP递送平台（SORT-LNP）,能成功对特定器官靶向治疗，该系统不仅可用于肝外组织的药物递送，还能运载多种类型的基因药物，如mRNA、siRNA、DNA或是混合型药物等；并能以静脉注射、吸入、皮下注射等多种方式进行给药。SORT-LNP的技术核心是通过额外添加一种SORT分子，使得LNPs能特异靶向肺、脾或肝脏。

图.SORT-LNP平台 资料来源：ReCodeTherapeutics官网

GalNac

GalNAc偶联修饰是当下大热的小核酸药物递送系统，通过将GalNAc以三价态的方式共价偶联至核酸3’末端构成单缀合物。GalNAc优势是偶联的分子量小，能通过皮下注射的方式达到较好疗效，作用时长可达数月。已上市的siRNA药物中有三款采用了该递送系统（均来自Alnylam公司，2021年三款药物合计销售6.62亿美元）。但GalNAc递送仅高效靶向肝脏，由于Alnylam对GalNAc技术平台也进行了专利保护，在化学修饰、linker和整体结构方面都设有专利护城河，因此涉足GalNAc技术的Dicerna和Arrowhead公司和Alnylam也存在法律纠纷和授权许可等问题。

国内圣诺医药为强化完善该技术，开发布局了多个GalNAc平台，包括GalAhead™递送平台和GalNAc-PDoV递送平台，并取得相应专利。前者属于强化版的GalNac技术，可用于下调单类基因（mxRNA小型化RNAi触发器），以及下调多类基因（muRNA，多单位RNAi触发器）。mxRNA是仅由32个核苷酸组成的单链寡核苷酸形成的小发卡结构，GalNac能共价结合在寡核苷酸的一个或多个位置，相比传统GalNac偶联药物需要合成两种寡核苷酸，而mxRNA技术的每个RNAi触发器只需合成一个寡核苷酸，因此制造更方便；muRNA是由多条长度约32个核苷酸的单链寡核苷酸组成，带有共价连接的GalNac单糖。当混合时，寡核苷酸自组装成多重结构，进入细胞后能可控地分解，产生多个单独的RNAi触发器，可同时敲低多个靶基因，治疗效率大幅提升。

圣诺医药还开发了GalNAc PDoV升级平台，其中PDoV由组氨酸-赖氨酸肽序列组成，除了在一个位置用GalNac修饰，在其他位置会偶联1-2个siRNA的正义序列。载体药物进入细胞后，PDoV的组氨酸成分会在酸性环境中质子化，从而增强siRNA的内含体逃逸效率，提高最终的递送效率，与传统GalNac技术相比其递送效率更高，并能同时递送2个siRNA发挥协同作用。

图.GalAhead™和GalNAc-PDoV平台示意图 资料来源：圣诺医药IPO说明书

全球范围来看，LNP、PNP等高聚物和其他偶联方式以针对肝脏外的组织治疗为主。布局GalNac技术平台的企业较多，包括Alnylam、Dicerna、Silence、Arbutus、圣诺医药和Arrowhead等，旗下有多个产品且管线较为成熟，均处于临床后期阶段，但研究方向仅限于肝脏递送。全球主流递送系统特点比较如下所示。

图.小核酸药物主要递送系统 资料来源：BCG

预计不久的将来，全球市场会涌现更多新型递送系统。递送技术将向多重靶点、安全稳定、递送效率高、疗效时长久、毒副作用小的方向持续发展，不断革新升级，助推更多创新小核酸药物及早上市。

参考文献：

1. mRNA药物上游产业链——扬帆起航，星辰大海，海通国际，2022年4月

2. 圣诺医药——小核酸赛道先驱者，差异化布局肿瘤和纤维化领域，平安证券，2022年6月

3. ReCode Therapeutics：LNP技术全新升级，直击基因药物递送痛点，医麦客新闻，2022年7月19日

4. https://www.cn-healthcare.com/articlewm/20220629/content-1391698.html