本文转自： 生物工艺与技术

尽管 COVID-19 疫苗的快速开发最近引起了人们对 mRNA 作为控制传染性病毒传播手段的极大关注，但与mRNA相似的，还有一类基于siRNA 的药物靶标，也称为小干扰RNA，其也可以作为治疗多种疾病的治疗方式。

在本文中，将介绍 siRNA 疗法的入门知识，将它们与其它治疗方式进行比较，尤其是基因疗法和基因编辑，并仔细研究siRNA 在治疗罕见和非罕见疾病方面的令人兴奋的潜力。

首先，简要介绍一下基因表达。基因表达是细胞用来将我们DNA（基因）中编码的指令转化为功能性蛋白质的过程。这个过程中的一个关键中介是信使RNA (mRNA)。mRNA 从细胞核中的 DNA 复制指令，并将该信息传送到细胞核外的细胞机器，该机器制造蛋白质。我们DNA 中的每个蛋白质编码基因都有相应的mRNA，使基因能够以这种方式表达。

小干扰 RNA (siRNA) 是 RNA 的短序列，它通过与特定mRNA 结合并在其到达细胞的蛋白质制造机制之前促进其降解来干扰基因表达，从而有效地“沉默”相应基因的表达。诺贝尔奖获得者发现了这种被称为RNA 干扰 (RNAi) 的自然发生机制，为设计和使用合成 siRNA 作为疗法、以通过靶向其相应的 mRNA 来减少或消除疾病相关蛋白的表达创造了可能性。

siRNA 可以针对两大类疾病相关基因。一类由直接引起或驱动疾病的基因组成；沉默这些基因通过靶向其来源以治疗疾病。第二类由不一定驱动疾病、但可能抑制其它有益基因表达的基因组成；沉默这些抑制因子会提高可以改善疾病状态的基因的表达。

siRNA 的巨大潜力在于它能够击中长期以来被认为是“不可成药”的目标，例如缺乏适合小分子药物结合位点的蛋白质，包括那些参与蛋白质-蛋白质相互作用的蛋白质，以及细胞内靶点，这超出了抗体和其它生物药的可到达范围。

针对许多疾病的精确模式

除了作为靶向药物外，siRNA 也是精准药物，因为它们通过 RNA 中四个核苷酸碱基之间的Watson-Crick 碱基配对的精确机制接合和沉默其 mRNA 靶标。简而言之，这意味着 siRNA 只会以高亲和力与包含互补核苷酸序列的mRNA 结合。

siRNA 的一个优点是，虽然它们可以进入细胞内，但它们不能在没有帮助的情况下这样做。它们必须以某种方式被包装或与靶向部分偶联才能进入细胞。虽然乍一看这似乎是一个缺点，但它实际上是有利的；该包装可以设计为仅在需要的地方提供siRNA - 细胞和组织产生高水平的疾病相关蛋白。这种精确度可防止siRNA 进入其它细胞和组织而导致不必要的副作用，从而有助于提高安全性。

精准靶向和精准递送将 siRNA 疗法与小分子药物区分开来，小分子药物通常通过靶向蛋白质起作用，并且在它们将进入哪些组织、它们将如何被代谢以及它们可能产生哪些副作用方面可能是高度不可预测的。

目前，siRNA 的精确递送通常是通过将它们结合或偶联到称为 GalNAc 的糖簇上来实现的，GalNAc 结合一种受体，该受体在肝脏的肝细胞上高度表达，但在其它组织和细胞类型中几乎没有表达。因此，GalNAc充当将 siRNA 递送到肝细胞中的特定“地址标签”。

值得注意的是，在 GalNAc 的帮助下，肝脏特异性递送并不将 siRNA 限于治疗肝脏疾病：在人类基因组中大约 30,000 个基因中，肝脏表达了其中的大约 14,000 个。只要疾病相关基因主要在肝脏中表达，siRNA 就可以通过靶向基因的 mRNA 来治疗疾病。

然而，许多疾病相关基因在肝脏中的表达并不高。出于这个原因，该领域的下一个重大挑战是将siRNA 递送至肝外组织（肝外递送）。研究人员和公司正在试验各种肝外递送方法，例如将siRNA 与抗体或肽配体结合，或将 siRNA 加载到脂质纳米颗粒或外泌体中。

不过，在肝脏中表达的基因中只有 1% 被公开披露的 siRNA 靶向。这为siRNA 领域留下了巨大的潜在靶点和治疗机会的“空白”。

siRNA 疗法还有两个有助于长效作用的特点：它们被带入细胞，然后保留在称为内体的球形囊泡内，然后将siRNA 释放到细胞质中；并且它们在 RNA 诱导的沉默复合物 (RISC) 内具有催化活性，允许单个siRNA 诱导多个 mRNA 分子的降解。

siRNA vs. 基因疗法：“短暂性”的好处

由于 siRNA 靶向基因而不是蛋白质，因此它们经常与基因疗法（通过在患者基因组中添加疾病相关基因的功能拷贝来治疗疾病）和基因编辑疗法（通过改变有缺陷的疾病相关基因来治疗疾病，基因要么被纠正缺陷，要么使基因完全失去功能）进行比较。

基因疗法和基因编辑疗法对于“一次性”治疗的承诺很有吸引力，这种治疗可以通过单次治疗永久改变患者的基因组。但他们也提出了担忧：如果治疗引入了意想不到和不想要的永久性变化怎么办？

在这种情况下，siRNA 代表了一种有趣且有价值的治疗中间体，介于基因疗法和基因编辑疗法的持久性与短效小分子药物的短暂性之间。从这个中间立场出发，siRNA提供了单剂量的持久、剂量依赖性治疗效果的好处，而不会不可逆转地改变患者的基因组，以及通过减少或暂停给药方案来根据需要修改这些效果的能力。

与基因编辑疗法相比，siRNA 还具有更可预测的安全性。这是由于碱基配对的精确机制使 siRNA 序列能够沉默脱靶 mRNA 并导致预测和筛选出不需要的副作用。

例如，Silence Therapeutics 应用机器学习（人工智能）和其它计算机技术来最大限度地提高siRNA 对目标 mRNA 的沉默效果，同时最大限度地降低其结合脱靶 mRNA 的潜力。相比之下，尽管许多研究都集中在提高基因编辑疗法的安全性上，但预测它们的脱靶效应仍然具有挑战性。

siRNA 在罕见疾病及其它领域的潜力

siRNA 分子本身的精确性，加上GalNAc 在过去十年中提供的精细靶向机制的阐明，开辟了靶向治疗的全新领域，第一个siRNA 产品于 2018 年获得 FDA 批准，另外两个紧随其后。虽然这些获批产品用于罕见病治疗，但siRNA 也适用于治疗不那么罕见的疾病。事实上，研究发现siRNA 令人兴奋，因为它有潜力为许多目前缺乏有效治疗的罕见和常见疾病创造治疗方法。

原文：G.Campion, The Promise Of Gene Silencing: A Primer On siRNA. Bioprocess Online, 2022.