1998年，美國科學(xué)家Andrew Fire和Craig Mello在Nature[1]雜志上發(fā)表了一篇開(kāi)創(chuàng )性的論文，確定了雙鏈RNA（dsRNA）是線(xiàn)蟲(chóng)中轉錄后基因沉默（PTGS）的誘因。他們將這種現象稱(chēng)為RNA干擾（RNAi）。
RNAi的發(fā)現解釋了植物和真菌中令人困惑的基因沉默現象，并引發(fā)了生物學(xué)上的一場(chǎng)革命，最終，研究證明，非編碼RNAs是多細胞生物中基因表達的主要調控因子。RNAi通路在幾乎所有人類(lèi)細胞中調控著(zhù)mRNA的穩定性和翻譯。
2001年，Sayda M.Elbashir等發(fā)表的一篇Nature[2]，以及Natasha J. Caplen等發(fā)表的1篇PNAS[3]證實(shí)，由21和22個(gè)核苷酸組成的dsRNAs能夠在哺乳動(dòng)物細胞中誘導RNAi沉默，且不會(huì )引起非特異性干擾素反應。這些小干擾RNA（siRNAs）很快就成為生物學(xué)研究中無(wú)處不在的工具，因為它們能夠通過(guò)一段堿基序列輕易地抑制任何基因。
對藥物開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，siRNAs的效力和多功能性、抑制編碼蛋白質(zhì)的基因的前景以及有望成為“可編程”藥物的潛力都非常“誘人”。到2003年，已有很多家公司布局RNAi療法。
不幸的是，第一次使用未經(jīng)修飾的siRNAs進(jìn)行的臨床試驗產(chǎn)生了與免疫相關(guān)的**，以及可疑（不確定）的RNAi效應。第二波臨床試驗使用了系統給藥的siRNA納米顆粒制劑，盡管取得了重要進(jìn)展（如，首次證實(shí)，siRNA納米顆粒系統給藥可在人體內產(chǎn)生RNAi效應），但依然表現出了顯著(zhù)的劑量限制**以及療效不足。這些研發(fā)中暴露的問(wèn)題使得大部分制藥公司在2010年代早期退出了RNAi領(lǐng)域，這給RNAi藥物的研發(fā)帶來(lái)了資金危機。
不過(guò)，盡管面臨這些挑戰，一些小型RNAi公司和學(xué)術(shù)研究人員并沒(méi)有就此放棄。他們吸取了以往臨床試驗失敗的慘痛教訓，堅持對觸發(fā)器設計、序列選擇、化學(xué)修飾和遞送機制進(jìn)行改進(jìn)。在這些方面取得的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，結合更加明智的疾病適應癥選擇、更好的驗證干預途徑、更成熟的臨床開(kāi)發(fā)過(guò)程以及改善的生產(chǎn)制造能力，創(chuàng )造出了一條更加安全、有效的候選RNAi藥物管線(xiàn)。
2018年8月10日，美國FDA批準Alnylam公司作用于肝 臟的siRNA藥物——ONPATTRO (patisiran)，用于治療遺傳性轉甲狀腺素蛋白淀粉樣變性（hATTR）引起的神經(jīng)損傷。
hATTR是一種罕見(jiàn)的、遺傳性、危及生命的神經(jīng)退行性疾病，由周?chē)窠?jīng)系統、心臟、胃腸道和其它器官中轉甲狀腺素蛋白（transthyretin, TTR）淀粉樣蛋白沉積引起。患者患有進(jìn)行性神經(jīng)病、心肌病、行走障礙和各種其它衰弱癥狀，診斷后中位生存期為5-15年。
大多數TTR在肝 臟中產(chǎn)生。TTR中有>120個(gè)突變就能導致hATTR。Patisiran通過(guò)沉默肝細胞中野生型和突變型TTR mRNAs來(lái)降低血清中TTR蛋白的水平（圖2）。Patisiran的批準給hATTR患者帶來(lái)了新的希望，讓RNAi藥物系統性遞送到肝 臟組織在臨床上成為現實(shí)，預示著(zhù)RNAi治療領(lǐng)域進(jìn)入了新時(shí)代。
3月7日，來(lái)自美國B(niǎo)eckman研究所的3位科學(xué)家就“RNAi藥物設計和研發(fā)方面的關(guān)鍵進(jìn)展、目前臨床管線(xiàn)的狀態(tài)以及未來(lái)的發(fā)展前景”在Nature Reviews Drug Discovery[4]雜志上發(fā)表了一篇深度綜述。
文章介紹了RNAi的機制以及早期發(fā)現歷史，總結了目前在合成RNAi觸發(fā)器中使用到的基序、設計規則和化學(xué)修飾，討論了多種藥物遞送途徑，評估了RNAi藥物管線(xiàn)的當前臨床狀態(tài)，對比了patisiran和后續候選藥物，并分析了RNAi領(lǐng)域未來(lái)的機會(huì )和挑戰。
藥物設計與開(kāi)發(fā)
為了利用哺乳動(dòng)物的RNAi通路對假定的治療靶點(diǎn)進(jìn)行有效的特異性抑制，RNAi藥物制劑必須克服與藥效學(xué)相關(guān)的挑戰（包括靶向特異性、脫靶RNAi活性、免疫傳感器介導的細胞**）以及與藥物動(dòng)力學(xué)相關(guān)的、在系統循環(huán)、細胞攝取和內涵體逃逸（siRNA從內涵體逃逸到細胞質(zhì)中可增強RNAi效果[5]）方面的挑戰。而這些挑戰是通過(guò)RNAi觸發(fā)器的結構基序、序列選擇和化學(xué)修飾以及遞送途徑和賦形劑（輔料）的選擇和設計來(lái)解決的。
結構基序
雖然RNAi通路酶對dsRNA分子的相容性有限制性的結構要求，但科學(xué)家們已開(kāi)發(fā)出了一系列具有不同結構基序和功能特性的合成RNAi觸發(fā)器。合成RNAi觸發(fā)器通常是完全堿基配對的dsRNAs或短發(fā)夾RNA（shRNAs），總長(cháng)度在15到30bp之間。短于15bp的dsRNAs會(huì )失去參與RNAi機制的能力，而長(cháng)于30bp的dsRNAs則能夠通過(guò)激活PKR通路誘導非特異性細胞**。
序列選擇
2016年，1篇發(fā)表在Cancer Gene Therapy[6]上的綜述提供了用于siRNA設計的軟件包列表，并推薦了使用protocols。通過(guò)對其中涉及的一些問(wèn)題的討論，綜述指出，未來(lái)，RNAi藥物的開(kāi)發(fā)人員可能需要在合理的靶點(diǎn)周?chē)M(jìn)行廣泛的靶點(diǎn)序列篩選，以確定候選藥物。
化學(xué)修飾
對RNAi藥物來(lái)說(shuō)，化學(xué)修飾(組織靶向配體除外)有兩個(gè)基本功能。首先，它們通過(guò)削弱檢測dsRNA的內源性免疫傳感器的激活，大大提高了安全性；其次，它們通過(guò)增強dsRNA觸發(fā)器抵抗內源性核酸內切酶和外切酶降解的能力，大大提高了效力。除了這些功能外，化學(xué)修飾還可以改善序列選擇性以降低脫靶RNAi活性，以及改變物理和化學(xué)性質(zhì)以增強遞送。
遞送賦形劑
dsRNA觸發(fā)器的化學(xué)修飾、大小、親水性和電荷都對系統循環(huán)、外滲、組織滲透、細胞攝取以及內涵體逃逸構成了重大挑戰。許多化學(xué)賦形劑（輔料）已被開(kāi)發(fā)出來(lái)以克服這些障礙，包括納米顆粒、脂質(zhì)納米顆粒(LNPs)、聚合物、樹(shù)狀大分子、核酸納米結構、外泌體和GalNAc偶聯(lián)蜂毒素樣肽（NAGMLPs）。siRNA常見(jiàn)的靶向配體包括適配體、抗體、多肽和小分子（如GalNAc）。
給藥位置
除賦形劑外，給藥方法和給藥部位對RNAi藥物的生物利用度和生物分布也有深遠的影響。臨床開(kāi)發(fā)中的RNAi藥物涉及的給藥方式包括通過(guò)靜脈注射和皮下注射進(jìn)行系統給藥、通過(guò)吸入（肺中）或特定位置注射（如眼內、腦脊液）等方式進(jìn)行局部給藥。
臨床產(chǎn)品
目前，除已被批準上市的patisiran外，針對肝 臟、腎 臟和眼部適應癥的多種候選藥物正在進(jìn)行I、II和III期臨床試驗(表2）；此外，在接下來(lái)的兩年里，一些靶向中樞神經(jīng)系統（CNS）和其它非肝 臟組織的IND申請“迫在眉睫”。此外，用于RNAi有效載荷（特異性增強）和賦形劑的新技術(shù)有望在未來(lái)5年內帶來(lái)新的適應癥突破。
當然，需要指出的是，RNAi藥物的藥物動(dòng)力學(xué)、藥效學(xué)和**限制策略方面仍有很大的改進(jìn)空間。一些新技術(shù)的出現有望實(shí)現這一目標，如改善內涵體逃逸的技術(shù)、增加RNAi療法有效性和安全性的抗體偶聯(lián)技術(shù)、降低LNPs**的技術(shù)、改善遞送方式的技術(shù)、快速逆轉RNAi活性的技術(shù)（許多RNAi藥物一次給藥后療效持續數周，可能會(huì )引發(fā)毒副作用）、限制RNAi藥物在特定細胞中發(fā)揮作用的技術(shù)、豐富臨床前動(dòng)物模型的技術(shù)等。
但綜合來(lái)說(shuō)，目前的進(jìn)展表明，未來(lái)10年，RNAi療法有非常多值得期待的地方。
總結
從1998年發(fā)現RNAi現象，到2006年兩位發(fā)現者共同獲得諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎，再到2018年全球首款RNAi藥物獲批，這20年的開(kāi)發(fā)歷史證明了堅持的力量。毫無(wú)疑問(wèn)的是，隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)RNAi療法會(huì )取得更多的突破。
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