RNA药物前途无限，递送系统成研发瓶颈

在过去的25年里，RNA药物逐步走向临床。最初，RNA并不是理想的药物，因RNA分子易降解，在体内半衰期相对较短。然而，通过改善化学稳定性使得RNA的半衰期得以延长，发展成了药物研发的新星。

事实上，RNA分子拥有许多的属性使得它可以作为治疗药物。它们能够折叠形成复杂的构象，以让它们可以与蛋白质、小分子或者其他核酸相互结合，有些甚至可以形成RNA的催化中心。编码的mRNA是从DNA到核糖体的遗传信息载体，许多类型的非编码RNA通过各种机制协同遗传信息的转录和翻译，大量参与机制的发现大大拓宽了RNA的生物学应用及延展。

目前有三类RNA疗法受到广泛关注：1）编码治疗性蛋白或疫苗抗原（mRNA）；2）抑制致病性RNA活性：小干扰RNA（smallinterfering RNA，siRNA）、微小RNA(micro RNA，miRNA)、反义RNA(antisenseRNA，ASO）；3)调控蛋白活性的RNA适配体（RNA aptamer）。

递送系统是mRNA药物的关键

1990年，威斯康辛大学科学家首次证明，在动物上直接注射体外转录的mRNA可以表达蛋白。1992年，美国Scripps研究所的一项工作展现了mRNA治疗疾病的潜力，他们通过脑内注射编码加压素（Vasopressin）的mRNA，以增强加压素的表达，成功缓解了大鼠的尿崩症。

直接注射编码原的RNA分子疫苗并被抗原递呈细胞吸收后可诱发免疫应答。通常情况下，mRNA疫苗由酶工程生产，并能严格控制免疫原性、药物动力学及剂量，且通过优化mRNA的密码子，可同时保持免疫原性及疫苗的稳定性。

临床试验表明，mRNA的直接递送（在脂质体中）可产生明显的保护性免疫反应，mRNA还可作为一种辅助剂来刺激先天性免疫反应。RNA-Base疫苗（RNA为基础开发的疫苗）可在几周内研发、制造和管理，也是解除未来流行病威胁的潜在武器。

根据Nature review drug discovery上发布论文RNA therapeutics on the rise 中的统计说数据显示，2015-2020年，上市寡核苷酸公司市值增长94.2%，自2015年以来，三家具有代表性的mRNA治疗公司（Moderna theraputics、BioNtech和CureVac）吸引了28亿美元的私人投资。其中，Moderna创下了生物科技IPO规模最大的纪录，其价值在2018年约为76亿美元，备受投资者青睐。

同时，RNA技术在快速开发疫苗发面的潜力在COVID-19流行期间展露无遗：第一批临床mRNA疫苗(mRNA-1273，Moderna)在新型冠状病毒的基因序列发布后一个月内就设计并合成出来，现在处于Ⅰ期临床试验。另外还在其他的在研的COVID-19候选疫苗。

但mRNA技术的发展目前仍然处于早期。分子量大，以及蛋白翻译机器对于去免疫原性和增加稳定性所必须的化学修饰容忍度低等原因，让mRNA药物的发展滞后于小核酸药物ASO和siRNA。

首先，核酸药物想要进入体内，主要有一下3个难关：1）核酸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，解决递送问题主要有两个方法：一个是改造核酸分子，让其稳定并躲避免疫系统的识别；另外一个就是利用药物传输系统，比如说脂质纳米颗粒（LNP）和GalNAc（N-乙酰化的半乳糖胺）偶联技术。

为了保证mRNA疫苗的代谢稳定性和免疫活性，除了慎重评估给药方式外，还需要对mRNA疫苗的剂型进行特殊设计。mRNA进入体内后，首先面临周围组中（如：血液）核酸酶的降解，另外还需要穿过具有磷脂双分子层细胞膜。因此，mRNA疫苗的制剂系统需要保护mRNA不被核酸酶降解，而且还需要促进mRNA被细胞（APC、B细胞和T细胞等免疫细胞）摄取。

已经有大量的mRNA制剂系统见诸报道，其中的很多已经进入临床试验阶段。这些制剂技术都是通过形成特殊的mRNA载体，来实现mRNA疫苗的递送，这些载体技术包括：鱼精蛋白载体技术、纳米颗粒脂质体载体技术、多聚体载体技术等。

鱼精蛋白是一种天然的阳离子蛋白，可以把带负电的mRNA分子络合成纳米级别的核酸颗粒，从而保护mRNA不被血清中的RNA酶降解；但是由于鱼精蛋白和mRNA的结合太紧密，因此采用这种制剂的mRNA疫苗的蛋白表达效率会受限，另外抗原的表达很大程度上也受到鱼精蛋白和mRNA比例的影响。德国CureVac公司开发的RNActive平台成功解决了这个问题，通过RNActive平台得到的鱼精蛋白-mRNA复合物其中，鱼精蛋白作为TLR7/8拮抗剂可以诱发Th1细胞反应，mRNA可以表达目的蛋白诱导特异的免疫反应。

纳米颗粒脂质体（Lipid nanoparticles，LNPs）载体递送RNA的原理目前还不完全清楚，但是通常认为，LNP通过非共价亲和力和细胞膜结合并通过内吞作用被摄取，进入细胞后mRNA逃离内吞小泡，被释放到细胞质中表达靶蛋白。LNP还可以通过相反的胞吐作用被排出细胞外，这也是通过LNP进行mRNA给药需要注意的点。

多聚体载体技术在临床上的应用并没有脂质体类载体广泛，但是作为核酸药物的载体也表现了优异特性。在进行多聚体载体设计的时候需要额外考虑多聚体载体的分子量以及带电荷量，过大的载体分子和过多的载电量通常导致载体和mRNA分子结合太过稳定，而导致mRNA的表达效率过低。

可见，递送技术平台是mRNA药物的关键之一。目前mRNA还是需要依靠纳米制剂递送，所以肝脏、脾脏以外的组织还是难以靶向，同时，mRNA药物过膜性低也导致出现悬殊的个体差异，如果药物过膜性是1%，那么1%的个体差异会导致两倍有效药物浓度差异，但如果过膜性是50%，那么1%的个体差异则无关紧要。现在业界的策略是首先选择疫苗这样安全窗口较大的项目，但如果扩大到更复杂靶点，业界需要找到可监测药物应答的生物标记。

小核酸药物日渐成熟，递送仍是瓶颈

目前狭义的小核酸是指介导RNAi的短双链RNA片段（siRNA），主要涵盖了siRNA、miRNA和反义核酸等。由于siRNA药物疗效较好且技术取得突破，现已成为最受关注的一类技术。

其中，反义核酸发现最早，获批的药物最多，发展较成熟，但反义核酸药物不及siRNA药物高效，siRNA药物在组织细胞递送上尚有一定的瓶颈，2018年上市的首个siRNA药物已经可以有效递送到器官和组织，随着药物递送系统的进一步突破，siRNA药物将逐渐替代反义核酸药物，成为主流RNAi药物。

而miRNA与siRNA通过21个核苷酸完全配对的作用机理不同，只需要2-8位核苷酸的配对就能起作用。因此miRNA通常是作用于一个面，而非一个点，作用于一个协同的网络而非单条通路，相关技术还待进一步突破。

2005年至2009年，RNAi领域吸引了数十亿美元的资金投入，催生了众多小型生物技术

公司，但行业发展遭遇瓶颈。2006年默沙东以11亿美金收购专门开发RNAi药物的Sirna公司；2007年，罗氏与Alnylam制药公司签订了一项价值高达10亿美元的协议，获得该公司RNAi技术。但RNAi药物治疗的效果远不及预期，系统给药效果差和脱靶造成的严重副作用成为最大障碍，药物严重的副反应始终无法克服，研发陷入了困境。第一轮资本的进入虽然没有取得预期的回报，但却在一定程度上推动了行业的发展，使得Alnylam、Quark和Arrowhead等公司成长起来。

小核酸药物领域的研发有以下方向，一方面，基因测序技术的发展，测序成本降低，为小核酸药物产业化提供了可能；另一方面，RNA修饰技术使得RNA在血液中的稳定性增加，给药系统突破使得药物更高效安全。

2013年