RNA治疗已经成为目前市场不可忽视的治疗技术。之前文章提到过黑石20亿美元创新交易结构设计投资该领域龙头公司Alnylam，成为生物科技领域单笔最大投资额。从中心法则来看，DNA转录为RNA，RNA翻译为蛋白。理论上讲，可以针对DNA、RNA、蛋白水平进行治疗。目前的治疗技术中，按照技术成熟度、和与中心法则结合来看的治疗层次分类如下。（1）小分子、单克隆抗体针对蛋白水平进行治疗，成熟度最高，为短效的治疗。（2）ADC、双特异性抗体BsAb、Protac等为改进版的治疗，成熟度次之。（3）基因治疗（不包括基因编辑）、RNAi、mRNA治疗持续时间更长，可持续表达调控基因，但不是永久修饰改变基因，这也是Alnylam等一直主张的治疗更持久、更安全（相对基因编辑和细胞治疗）。
（4）细胞治疗、基因编辑等为永久性改变修饰DNA，成熟度最低，虽然治疗更彻底，但目前也面临CRS细胞因子风暴等安全性问题。
对于小分子、抗体药、RNA药物的三个方面比较如下。
小分子靶点为细胞内蛋白及细胞表面蛋白为主，分泌性蛋白较少见。如细胞内蛋白KRAS、TKI等；细胞表面蛋白GPCRs、EGFR等。抗体药靶点为分泌性蛋白和细胞表面蛋白。分泌性蛋白如TNFalpha、AB、IL等；细胞表面蛋白如PD1、HER2等。
RNAi药物靶点为靶向mRNA，间接调控各类蛋白表达，包括分泌性、细胞内、细胞表面蛋白等广谱类靶点。如细胞内蛋白dystrophin、Bcl-2等；分泌性蛋白如TTR、PCSK9、ApoC3等；细胞表面蛋白如EGFR、GPCR等。
小分子靶向需要药物“口袋”，且为活性位点，可实现直接或别构调控
小分子药物通过高通量筛选和计算辅助方式设计药物，基于活性筛选或者基于结构筛选；通过如SAR分析等计算辅助优化。给药方式包括口服、注射，半衰期较短，以小时计。一般特异性较低、结合性较弱，脱靶概率大于抗体药和RNAi，代谢过程和代谢产物常有肝肾毒性，通常不存在免疫原性问题。
抗体药设计通过噬菌体展示和高通量测活，寻找亲和力好的备选克隆。给药方式为皮下或静脉注射。半衰期中等，以周计。一般特异性强、结合强，脱靶率低，代谢产物为氨基酸、安全性好；存在免疫原性问题。
RNAi药物通过程序设计，根据给定的靶向序列、使用程序设计备选序列。给药方式注射为主，如皮下、静脉、鞘内等；口服仍在研发突破中。半衰期较长，以月计。一般特异性强、结合强、脱靶率低，随着技术改进，免疫原性和化学修饰引起的细胞毒性有所降低。
但上述比较不是绝对的。以HER2靶点为例，小分子、抗体都有新药上市；PCSK9靶点，抗体、RNA治疗都有药物；SMN靶点病毒载体基因治疗和RNAi都有药物。所以针对同一靶点的不同技术平台竞争是行业需要面对的竞争问题，后续将专门论述。1998年，Craig Mello和Andrew Fire在Nature发表文章，发现RNA干扰机制。2002年，RNA干扰被Science期刊评为“年度大突破”。
2006年，Mello和Fire获得2006年诺贝尔生理学或医学奖。大药企对RNA治疗也经历了从拥抱到放弃、又重新拥抱的过程。其中尤以现在RNA治疗龙头Alnylam、Arrowhead、Ionis与大药企的合作、分手、再合作为代表，充分说明了新技术还是得靠小企业撑着坚持，一直坚持到曙光初现、FDA获批。坚持到最后，黑石都会大力投资，比如今年20亿美元投资Alnylam，文章见前文。2006年，MSD默沙东11亿美元收购Sirna。2011年，MSD关闭RNA中心。2007年，罗氏Roche与Alnylam合作，10亿美元。2010年，罗氏放弃RNAi研发，将技术平台卖给了Arrowhead。2011年，Novartis停止与Alnylam合作。2017年，Novartis与Ionis合作。
1998-2016年近18年间，大药企中间放弃RNA的主要原因是RNA治疗出现安全问题。2014年，Arrowhead的HBV RNAi临床2期因为安全问题暂停。
2016年，Sanofi-Alnylam合作的Revusiran在临床3期失败。机制是通过与所靶向的mRNA互补结合，诱导其降解，从而将基因表达沉默。存在多种方式，常见的有ASO、siRNA、miRNA、shRNA等。代表公司和药物有Ionis公司的Kynamro，Alnylam公司的Patisiran，miRagen公司的cobomarsen
机制是通过saRNA靶向特定的基因启动子区域，从而上调基因表达。
机制是利用单链寡核苷酸折叠形成的三维机构实现与靶标蛋白的特异结合，发挥抑制或者激活的作用。
机制是通过导入mRNA，表达目标蛋白（治疗性或缺失性），包括非复制mRNA和自扩增mRNA
mRNA目前应用于抗病毒疫苗、肿瘤疫苗等，今年新冠出现后，mRNA在病毒疫苗的应用加速。目前还无mRNA治疗药物和疫苗获批上市，技术和应用有待突破。代表公司和药物为Translate Bio公司的MRT5201、Moderna公司的mRNA-1273机制是以RNA为靶标，从而上调或者下调目标翻译效率机制是以nRNA调节蛋白RMPs为靶标来改变机体转录水平，从而实现疾病相关蛋白表达的调节以上六种平台中，RNAi是最为成熟、也是目前有新药获批的技术平台。RNAi包括ASO、siRNA、miRNA等。ASO发展最早，siRNA是目前热度最高的方式。RNAi的全称为RNA interference，RNA干扰。ASO、siRNA、miRNA三种RNAi技术亚型比较如下。
ASO为单链DNA，直接与mRNA、miRNA、或premRNA等靶标互补结合，通过诱导降解、阻碍翻译、剪切捕获等方式调控表达。siRNA为双链RNA，与AGO2等结合形成siRNA诱导沉默复合体siRISC，反义链与靶向mRNA完全互补，诱导降解；siRNA可通过RdRP扩增。miRNA为单链RNA，内源序列，通过形成miRISC，反义链与靶向mRNA部分互补，阻碍翻译。ASO代表公司有Ionis、Sarepta、Antisense Therapeutics、Akcea、Roche、WAVE等，技术优势有如下四点。
-功能多样，可上调或下调基因表达、调节亚型表达等；siRNA代表公司有Alnylam、Arrowhead、Dicerna、Quark、Takeda、Marina、Silence、Arbutus、Sylentis等，技术优势如下。
-存在级联放大效应，基因沉默效率高，效力通常比ASO高（3-5倍）miRNA代表公司有Mirna等，技术优势为可同时靶向多个mRNA靶标，有协同起效、网络调控的潜力。技术局限性为开发早期；存在非特异风险，抑制翻译为主、降解为辅，下调表达效力有限。限于篇幅，本文将主要介绍RNAi，mRNA技术后续文章再论述。与任何新药研发类似，RNAi研发挑战中，疗效和安全性是永恒的问题。递送方式和序列优化是行业目前的方向。原理是基于ASGRP在部分肝细胞表面高表达，与GalNAc有高亲和力，因此可广泛应用于肝输送疾病。
如Alnylam的GalNAc平台、Dicerna的GalXC平台、Ionis的LICA平台通过脂质体包裹药物分子，减少肾脏清除；同时对特定器官有一定的特异性
第一款上市的RNA药物采用LNP技术；整体技术成熟度不高，组织靶向性较弱内源性纳米囊泡，较易穿透生物屏障（如血脑屏障BBB）和实现组织靶向，有口服化潜力例子如Roche与PureTech合作，Lilly与Evox合作，Sarepta与Codiak合作
（4）其他还有基于多肽、高分子、配体、病毒等新载体类型
从核酸修饰来看，可以修饰单个核酸、也可以修饰全长序列。单个核酸的修饰在ASO和siRNA上已经广泛应用。作为进阶，Alnylam和Arrowhead都已经开发相关技术。之前基因治疗文章里提到，EvalutePharma和BCG预测2024年RNA核酸治疗市场规模将达到86亿美元，2018-2024年CAGR约35%。RNA治疗市场规模扩大来自于各个创新药的研发获批，新的靶点、适应症的扩展。目前的适应症包括遗传疾病、心脏疾病、传染性疾病、中枢神经CNS、眼科等。
按照获批时间先后，十个已经获批的RNA治疗药物排序如下。MACUGEN® (pegaptanib sodium injection)，2004年获得FDA首次批准，靶点为VEGF，适应症为湿性老年性黄斑病变wAMD，用药方式为静脉注射Intravitreal Injection。Macugen为PEG修饰的28nt长的寡核苷酸共价偶联物，为aptamer，分子量约50kD，结构如下。
获批时生产厂商为Bausch + Lomb/Valeant Pharmaceuticals。KYNAMRO (mipomersen sodium)，首次FDA获批时间为2013年，给药方式为皮下注射Subcutaneous Injection，靶点为apolipoprotein B-100，为核苷酸抑制剂，适应症为homozygous familial hypercholesterolemia (HoFH)纯合子型家族性高胆固醇血症。ApoB是低密度脂蛋白LDL的主要载脂蛋白，Mipomersen通过与ApoB的mRNA序列结合而抑制ApoB的表达。Kynamro长20nt，在碱基C和U的5-端甲基化修饰，下划线碱基为2′-O-(2-methoxyethyl)，其余为2′-deoxynucleosides。Kynamro的结构如下，分子量为7594.9 g/mol。Kynamro的生产厂商为Genzyme。Genzyme为Sanofi子公司。EXONDYS 51 (eteplirsen)，FDA首次获批时间为2016年，适应症为杜氏肌营养不良症Duchenne muscular dystrophy (DMD)，源于DMD基因的51号外显子跳跃exon 51 skipping，用药方式为静脉注射intravenous infusion。Exondys 51为ASO反义寡核苷酸，是phosphorodiamidate morpholino oligomer (PMO) 的一种，技术原理是将天然DNA和RNA中的五碳糖环用六环吗啉环代替。天然DNA和RNA带负电，但PMO为中性不带电、不能被酶识别、因而更稳定。Eteplirsen为30nt长，分子量为10305.7 daltons。分子结构如下。生产厂商为Sarepta Therapeutics。SPINRAZA (nusinersen)，FDA首次获批时间为2016年，适应症为脊髓性肌萎缩(Spinal muscular atrophy ,SMA)，给药方式为鞘内intrathecal注射，靶点为survival motor neuron-2 (SMN2)。Spinraza为SMN2基因7号外显子序列的反义核苷酸ASO，ribofuranosyl的2’羟基被2’-O-2-methoxyethyl groups代替、phosphate链被phosphorothioate代替。Spinraza分子量为7501.0 daltons，分子结构如下。生产厂商为Biogen。ONPATTRO (patisiran) ，FDA首次获批时间为2018年，适应症为遗传性转甲状腺素介导的(hATTR)淀粉样变性多发性神经病polyneuropathy of hereditary transthyretin-mediated amyloidosis, 静脉注射使用。Onpattro为双链siRNA （small interfering ribonucleic acid），靶点为transthyretin (TTR) ，Onpattro结合到TTR基因mRNA的3’ untranslated region (3’UTR)区发挥作用，引起mRNA降解。Onpattro的分子量为14304 Da，结构如下。生产厂商为Alnylam Pharmaceuticals。TEGSEDI (inotersen)，FDA首次获批时间为2018年，适应症为遗传性转甲状腺素介导的淀粉样变性多发性神经病polyneuropathy of hereditary transthyretin-mediated amyloidosis, 与上述Onpattro的适应症完全一样。给药方式为皮下注射，靶点为TTR，药物形式为反义核苷酸ASO，分子量为7600.73 Da。药物的分子结构如下。生产厂商为Ionis Pharmaceuticals。
Waylivra (volanesorsen)，FDA尚未批准、但EU已经批准，EU首次获批时间为2018年，适应症为家族性高乳糜微粒血症(FCS)Familial Chylomicronemia Syndrome，靶点为apolipoprotein C-III (ApoC-III) ，药物形式为ASO。厂家为Akcea Therapeutics、Ionis。GIVLAARI (givosiran)，FDA首次批准时间为2019年，适应症为急性肝卟啉症acute hepatic porphyria (AHP)，皮下注射使用，形式为siRNA，靶点为aminolevulinate synthase-1 (ALAS-1)。通过共价偶联N-acetylgalactosamine (GalNAc) 将药物递送到肝部。药物分子量为17,245.56 Da，分子结构如下。生产厂家为Alnylam Pharmaceuticals。VYONDYS 53 (golodirsen)，FDA首次批准时间为2019年，适应症为杜氏肌营养不良症Duchenne muscular dystrophy (DMD)，源于DMD基因的53号外显子跳跃exon 53 skipping，静脉注射使用，形式为ASO，采用PMO技术，与EXONDYS 51类似。分子量为8647.28 daltons，结构如下。生产厂商为Sarepta Therapeutics。VILTEPSO (viltolarsen)，FDA首次批准时间为2020年，适应症为杜氏肌营养不良症Duchenne muscular dystrophy (DMD)，源于DMD基因的53号外显子跳跃exon 53 skipping，静脉注射使用，形式为ASO，采用PMO技术。药物分子量为6924.82 daltons，虽然靶点和适应症与VYONDYS 53相同，但分子量不同。结构如下。生产厂商为NS Pharma。成立于2002年，公司名称来自于猎户座Orion，2004年纳斯达克上市，目前市值140亿美元。公司上市以来市值已上涨超20倍。公司的创始人之一Phillip Sharp是获得过诺贝尔奖的大牛，1993年因发现断裂基因而获诺贝尔生理学或医学奖，Biogen和Alnylam的创始人。另一位创始人David Bartel是RNA和RNAi的专家、MIT教授。公司RNAi治疗的技术路线是siRNA，双链小片段干扰RNA-small interfering RNA。2018年、2019年，Alnylam相继有两个重大新药获批上市，分别是onpattro、Givlaari，从成立到第一个新药获批花了16年时间。Onpattro上市的第一个完整财年2019年获得收入1.66亿美元，已有超过750名患者使用Onpattro进行治疗。更厉害的是，公司管线丰富，有两个新药已经在注册审批过程中，2020年预计都会获批。11个重要新药在研发过程中、其中6个在后期，公司声称每年都可以报2-4个IND，名副其实的新药机器。公司目前主要使用脂质纳米颗粒LNP（lipid nanoparticle）和N-乙酰化半乳糖胺(GalNAc)共价偶联的方式将siRNA药物递送到肝脏。同时在开发递送到CNS、眼部的递送技术。公司第一个新药Onpattro使用了LNP，第二个新药Givlaari使用了GalNAc。RNAi行业是典型的能看到不同竞争对手公司之间互相license技术的领域，既是对手、又是合作者，一种生物制药行业新趋势。对公司领导者的胸怀格局、资本市场敏感度是种挑战。除了下文提到的Arrowhead与Alnylam间历史原因造成的被动许可。Alnylam与ASO龙头Ionis还有主动的相互技术许可。2015年，Ionis许可8个疾病靶点的独家交叉许可。早到2004年，Ionis就曾许可Alnylam反义antisense motifs、双链RNA寡核苷酸机制和化学，Alnylam也许可Inois同样的技术内容。两家龙头公司互相许可、学习技术，攻克新治疗领域的难关，不仅对行业有利、也对公司有利。Alnylam是典型的创新药公司，多年亏损，相比同行Arrowhead形成鲜明对比。公司2019年收入约2.2亿美元、净亏损约8.9亿美元。Arrowhead成立于1989年，2004年纳斯达克上市，股价表现比较波动，目前市值58亿美元。
市场对Arrowhead观望的原因是公司这么多年一直没有新药获批上市，比起同时代的Ionis、后起之秀Alnylam确实让人着急。从公司管线看，肝脏liver递送管线最多，有两个肺部、肿瘤的管线开发中。2018年，公司的ARO-HBV与强生合作，upfront 1.75亿美元、milestone 16亿美元。
公司一直坚持HBV研发，其HBV研发与香港大学的Ching-Lung Lai教授、香港理工大学的Johnson YN Lau教授有合作。
Arrowhead的核心技术平台为Targeted RNAi Molecule, 靶向RNAi分子TRiM, 该技术利用了配体介导的递送ligand-mediated delivery 来达到组织特异性靶向。TRiM形成亲和力非常强的RNA trigger，药物候选分子有以下四个组成。（2）多样化的连接子linker和化学chemistries（4）具有序列特异性稳定化学的高亲和力RNA trigger触发器。TRiM平台的优势有生产简单、降低成本、多种给药途径等。
从药物机理来看，Arrowhead的路线是典型的RNAi。RNAi trigger形成RISC，双链分离后，Guide strand特异结合到靶向mRNA，RISC催化mRNA剪切和降解。
理论上讲，RNAi trigger是双链的RNA，可以认为是siRNA，不过公司名称是RNA trigger，也是公司专利布局的重要方式。公司已经在20多个target申请布局专利，算是公司的核心资产。对于递送技术delivery technology，公司也申请布局了十多个专利。
前文提到Roche曾放弃RNAi并2011年出售给Arrowhead，包括专业团队和RNA trigger的核心技术RNAi-trigger formats: canonical, UNA, meroduplex, and dicer substrate structures。因Roche当时和Alnylam有许可，后续Arrowhead和Alnylam也有许可交易，主要涉及target-specific DPC，为非独家的、许可费license，涉及到两位数的royalty。2015年，Arrowhead还购买了Novartis的技术许可，其中也涉及到Alnylam和Novartis的技术许可，相应转给了Arrowhead。从这个意义上讲，Arrowhead是一家license买买买的公司，与自身钻研研究的Alnylam有区别。虽然公司还没有新药获批上市，但是通过专利许可不仅有收入、2019年财年还实现了净利润为正的表现。2019年收入1.69亿美元，净利润6797万美元。所以买卖license可能也是不错的生意。Inois成立于1989年，1997年纳斯达克上市，曾用名Isis Pharmaceuticals，后为避免误会更名为Ionis，目前市值65亿美元。Ionis是与Arrowhead同年成立的公司。2014年，Ionis还成立了Akcea，该公司2017年上市。Ionis的核心技术平台为LICA, Ligand Conjugated Antisense配体偶联反义技术，其原理是将配体与细胞表面受体特异性结合，还是针对递送。Ionis已经有三个新药获批，其中两个获得FDA、1个获得EU批准，分别是Spinraza、Tegsedi、waylivra。其中，Spinraza在2019年的收入已经超过10亿美元，成为RNAi治疗重磅药物blockbuster，虽然6.4亿美元来自royalty。该药物与Biogen合作，全球已经有超过1万患者使用。
公司的管线覆盖治疗领域非常广泛，管线分布也非常广，pipeline超过40多个。
Ionis是ASO-antisense oligonucleotide 技术的代表公司。因为ASO为单链DNA，是与双链siRNA不同的技术。公司使用LICA技术提高递送，也使用GalNAc增加肝脏特异性结合。已经获批的三个药物从具体MoA上看用了不同的机制。充分展现出ASO技术可上调或者下基因表达。
Spinraza是利用了RNA splicing剪接来调控增加SMN蛋白的表达。SMA患者中SMN蛋白表达缺失。而Tegsedi、waylivra利用核糖核酸酶ribonuclease H1，RNase H1来降解RNA。Ionis的核心专利包括两个，都是修饰核酸的关键技术。（1）2’-O-(2-methoxy) ethyl, or ‘‘MOE,’’ modified nucleosides，多数用于Gen 2，gapmer（2）constrained-ethyl nucleosides, or ‘‘cEt’’ nucleosides，多数用于Gen 2.5，也称作锁核酸(Locked nucleic acid,LNA)截止到2020年2月底，Ionis有817名员工，其中294名为Akcea。2020年8月30日，Ionis公告收购Akcea。
公司从2018年起开始大幅盈利。2019年收入11.22亿美元，净利润2.94亿美元。如此好的财务报表，公司市值只有65亿美元，远远低于Alnylam，不到其市值的一半。Sarepta成立于1980年，1997年纳斯达克上市，目前市值106亿美元。Sarepta不是只专注做RNAi的公司，公司除了RNAi，还有基因编辑gene editing技术。不过公司目前已经获批上市的两个药物Exondys 51、Vyondys 53都是RNAi药物。还是同一适应症、靶点为同一个基因DMD的药物，只不过是不同的外显子exon，exon 51和exon 53。这种一鱼多吃、同一个基因研究得炉火纯青的策略值得称赞。目前一共10个RNA药物获批，Sarepta就占了两席。exon 51 skipping患者占DMD患者比例为13%，Exondys 51在2019年销售收入3.8亿美元。8%的DMD患者为exon 53 skipping。PMO全称为phosphorodiamidate morpholino oligomer，PPMO全称为Peptide phosphorodiamidate morpholino oligomers。PPMO是第二代的PMO，加了一个peptide到PMO，可以提高组织渗透性tissue penetration。PMO的机制和siRNA、DNA gamper有完全不同。抗肌萎缩蛋白基因dystrophin是人体内最大的基因，有79个外显子。每个外显子都与相邻的外显子以特定方式连接。比如exon 42与exon 43连接，如果exon 43 miss，exon 42就不能直接与exon 44连接，体内无法产生蛋白。而Sarepta的PMO可以让splicing machinary去skip跳过某个exon，生产出短的dystrophin蛋白。确实很厉害。公司除了RNAi，还有AAV基因治疗、基因编辑等，共有40多个pipeline进行中。
2019年12月，罗氏与Sarepta签订合作协议，主要针对SRP-9001和其他option。2020年2月，罗氏已经支付Sarepta upfront费用12亿美元。作为典型创新药企，公司还处于亏损状态。2019年底公司收入3.8亿美元、亏损7.15亿美元。Dicerna成立于2007年，2014年纳斯达克上市，目前市值16亿美元。Dicerna是专注RNAi治疗的公司，核心技术平台是GalXC，利用专利的双链RNA分子结构，能够参与Dicer酶作用过程，引起RNA沉默。双链分别为guide strand和passenger strand，guide strand与靶向mRNA结合，passenger strand还加有其他序列来提高性能、可作为不同化学修饰的attachment point。Dicerna有专有tetraloop，可以将GalNAc加到一个或者多个GalXC化合物points上。GalNAc与抗去唾液酸糖蛋白受体Asialoglycoprotein receptor(ASGPR)结合，ASGRP是一种肝特异性跨膜糖蛋白，具有肝脏特异性和种属特异性。随之形成RISC，靶向RNA降解，passenger strand也降解。Unlike gene therapy and gene editing, GalXC RNAi therapy is fully reversible.公司的大部分核心管线尚在早期中，Nedosiran已进入pivotal关键阶段。与多家大药企有合作。Dicerna尚处于研发亏损阶段。2019年收入2390万美元，亏损1.2亿美元。Quark也是RNAi领域代表公司，成立于1994年，尚未上市。参考资料
各公司官网、公告雪球
market intelligence
本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请
点击举报。
