药企巨头推高RNA编辑热度

对于想要与制药巨头达成合作的小型生物技术公司来说，没有比摩根大通医疗会议更合适的平台了。2020年1月初，新创企业Shape Therapeutics的负责人在这个年度行业盛会上进行了一波宣传：如何在不触及DNA的情况下编辑人的遗传密码？

当前，使用像CRISPR基因编辑等工具来修复或剪切问题DNA的企业比比皆是。一旦基因编辑成功，就可以提供一个一劳永逸的治疗方法。但也有一些研究人员担心，如果CRISPR出错，并在错误的位点切割DNA，其损害也可能是永久性的。Shape Therapeutics的研究负责人David Huss直言，以DNA为靶点会出现全赢或全输的结果，该公司的解决方案是编辑RNA而非DNA。

从小众领域到吸引巨头布局

　　

在人体内，细胞不断产生可以将DNA密码转录翻译为功能性蛋白的寿命较短的RNA分子。腺苷脱氨酶（ADAR）就是一种编辑RNA的巧妙工具，其作用于双链RNA，可以使腺苷脱氨基产生肌苷。

与DNA标志性的双链螺旋不一样，RNA是单链核苷酸，没有明显的空间结构。但有时RNA链的一部分会回环与自身配对，从而形成可被ADAR结合的双链区域。在加州大学戴维斯分校研究这种酶并正与ProQR合作进行RNA编辑研究的Peter Beal解释称，在那个结合域，ADAR将腺苷转化为肌苷，这被称为A-to-I编辑。而当翻译mRNA以制造蛋白质时，我们的细胞机制会将肌苷解释为更常见的碱基鸟苷（G），从而使ADAR作用的最终结果成为A-to-G编辑。

科学家估计，A-to-G编辑可以修复导致近50%的遗传疾病的突变。当Shape高管向罗氏推荐他们的RNA编辑技术时，双方一拍即合。2021年8月，Shape与罗氏达成协议，研发RNA编辑疗法，用于治疗多种疾病，包括阿尔茨海默氏症和帕金森氏症。两周后，荷兰生物技术公司ProQR Therapeutics宣布其与礼来达成了RNA编辑技术的合作关系，以开发肝脏和神经系统疾病的疗法。

RNA编辑曾被认为是一个小众的研究领域，如今已受到至少十几家公司的关注。这些公司最初的目标大多数是治疗遗传性疾病，同时也想拓展RNA编辑的更多创造性应用，例如引入突变来破坏蛋白质之间的相互作用。“过去几年里，这个领域已经真正开始成熟，其发展速度令人难以置信。”礼来负责新疗法业务的副总裁Andrew C. Adams表示，“从大型制药公司的角度出发，我们希望成为第一批推动该科学发展的机构之一。”

向导RNA设计是关键

　　

科学家设计了几种方法来控制A-to-G编辑发生的位置，普遍的思路是创建一个结合域/结合位点，将ADAR吸引到RNA链上的正确位置。一些公司凭借向导RNA的长度来形成吸引ADAR的大型双链RNA片段；也有公司通过添加一个序列至向导RNA中，该序列折叠成一个三维结构，称为ADAR募集域，从而吸引该酶结合。

有时结合域中会有多个腺苷，为了控制ADAR编辑哪一个腺苷，科学家会对向导RNA进行设计从而使一个胞苷和目标腺苷对应。胞苷和腺苷通常不会配对，这样会在双链RNA上形成一个凸起，让ADAR优先结合这个凸起位点。Beal及其同事发现，在向导RNA中使用某种人工核苷酸而不是错配的胞苷，可以加强RNA与ADAR间的相互作用并改善编辑效率。

Beal指出，RNA编辑疗法的成功将取决于设计更好的向导RNA，而这一研究领域将受益于40多年来对反义寡核苷酸的研究。反义寡核苷酸是人工合成的单链RNA分子，可以与mRNA结合以停止或改变蛋白质的生成。

目前已有多个反义寡核苷酸药物获批上市，且还有几家公司正在研发新药。ProQR公司正是其中一员，在其首席执行官Daniel A. de Boer看来，RNA编辑是现有反义寡核苷酸药物治疗方式的一种新应用，他认为这有助于使其成为一种风险较低的投资，因为从单链寡核苷酸药物研发中学到的相关经验教训可以应用于RNA编辑。Wave Life Sciences的首席执行官Paul Bolno对此表示认同，该公司也有多个反义寡核苷酸项目处于临床试验阶段。事实上，礼来与罗氏也有针对反义寡核苷酸药物的研究项目。

包括ProQR与Wave在内的大多数公司，其对RNA编辑疗法所计划的应用领域与反义寡核苷酸药物类似：注射到眼睛治疗视力疾病、静脉注射治疗肝脏疾病，以及进入脊髓液治疗大脑疾病等。与CRISPR编辑不同的是，理论上CRISPR编辑会对DNA进行永久性改变，而RNA编辑只会持续向导RNA分子留在体内的这段时间，可能是几周到几个月的时间。“RNA编辑的可逆性是一个特点，可以消除人们对永久性编辑可能产生的一些担忧。”Adams表示。

值得一提的是，EdiGene与Shape两家公司均计划使用腺相关病毒载体将一组DNA指令传递到体内，使细胞能够永久地制造向导RNA。该方法将使RNA编辑更加持久，但又不存在基因编辑带来的不可逆的DNA损伤风险。

应用或不止于基因修复

　　

大多数公司都计划首先在遗传疾病中尝试RNA编辑技术。“我认为这是在临床环境中对该技术的最佳测试，有很多潜在的疾病，可以用 A-to-G 转换来制造有意义的药物。”Adams表示。Shape公司披露了一份其认为可以用RNA编辑技术解决的30多个疾病相关基因的清单。例如，激酶LRRK2中一个相对常见的突变与遗传性帕金森病有关。

ADARx Pharmaceuticals、Korro Bio与Wave三家公司正在尝试利用RNA编辑来解决α-1-抗胰蛋白酶缺乏症，旨在逆转导致α-1-抗胰蛋白酶缺乏的突变，抑制蛋白错误折叠、在肝脏中聚集并损害器官。不过，未来这一治疗领域的竞争或许会较为激烈，目前也有许多公司进行其它类型疗法的开发，包括小分子药物、蛋白质替代与基因编辑等。

修复基因突变是RNA编辑最普遍的出发点，而该技术的应用也不止于此。罗氏与Shape公司希望通过RNA编辑来选择性地破坏两种蛋白质之间的相互作用，这是传统小分子难以做到的。这种方法可以让药物研发人员靶向那些功能非常基础，因此不能完全破坏其功能的蛋白质。两家公司并没有透露具体的研究目标，Huss表示Shape专注于研究两类酶：分泌酶和激酶。

激酶通过向蛋白质上的特定氨基酸添加磷酸基团来激活或灭活蛋白质，分泌酶则是在特定位点切割/裂解蛋白质以改变其功能。RNA编辑不是直接针对激酶或分泌酶，而是可以改变酶所作用的蛋白质上的单个氨基酸。例如，γ-分泌酶可切割/裂解90多种蛋白质，其中一种蛋白质的切割/裂解与阿尔茨海默病（AD）有关。理论上，RNA编辑可以在不破坏γ-分泌酶的其他功能的情况下去除AD相关蛋白质上的切割/裂解位点。

Wave首席技术官Chandra Vargeese曾向投资者介绍该公司如何使用RNA编辑来改变一个关键氨基酸，以阻止转录因子Nrf2与其阻遏因子Keap1之间的相互作用，这些蛋白质与炎症和氧化应激有关。Vargeese表示，对任何一种蛋白质进行单一编辑都可以阻止它们的相互作用并增加具有保护性的抗炎和抗氧化的基因。转录因子是一类开启或关闭基因的蛋白质，小分子药物难以靶向转录因子。

Shape与Wave还探讨了使用RNA编辑来降低基因表达、改变蛋白质稳定性或改变RNA剪接过程。此外，一些研究人员正致力于使用RNA编辑来改变导致疼痛的钠通道的结构。Adams甚至建议，RNA编辑可用于“设计保护性突变”以预防疾病，“从长远来看，可以通过编辑做很多非常酷的事情，但我们希望首先做最容易实现的目标。”

研究尚处早期 临床适用性待察

　　

尽管业界对于RNA编辑的未来拥有无限畅想，但目前其所取得的进展还十分有限。ADARx Pharmaceuticals有望率先进入临床研究，而相关公司至少需要几年时间才能获得RNA编辑的临床数据。ADARx首席执行官Zhen Li表示该公司可能最快会在2022年下半年开始临床试验，主要取决于正在进行的毒理学研究的结果。

更多的公司还处于起步阶段。“临床适用性还有待观察。”Vico Therapeutics首席科学官Judith van Deutekom坦言，该公司正在开发针对脑部疾病的RNA编辑疗法，“这仍是一项早期技术，还需要了解大量信息。”

事实上，RNA编辑也存在一些挑战。例如，该领域正在努力解决依赖ADAR的局限性问题。该酶对周围环境很挑剔，目标腺苷前后的某些碱基可以增加或减少ADAR进行编辑的可能性。科学家无法确定细胞是否能够常规地生成足够的酶以保证RNA编辑疗法有效。此外，还存在一种风险，即向导RNA可能使ADAR工作过度并使其偏离正常职责内的工作。“这些都是我们需要衡量的东西。”EdiGene首席执行官Dong Wei坦言。

有研究机构的研究表明，向导RNA通常只会刺激细胞中的低水平编辑。也有公司称其提高了编辑效率，例如，Wave表示其可以编辑猴子体内50%的目标mRNA。

编辑效率的改进在很大程度上是依赖于更好的向导RNA的开发。据Huss介绍，Shape公司正在采用高通量筛选方法，针对单个腺苷测试 25万~50万个具有独特序列的向导RNA，以确定能够进行最有效和最专一编辑的向导RNA，然后将这些结果反馈到其机器学习程序中，从而越来越多地了解什么是好的向导RNA。

当前，RNA编辑主要是基于A-to-G编辑，但也有研究人员在尝试扩大基础编辑的范围。例如，有超过10%的遗传疾病的突变是mRNA中错误的尿苷碱基使细胞不能完整地制造蛋白质。2011年，罗彻斯特大学医学中心的Yi-Tao Yu发现了一种方法，可以将那些错误的尿苷转化为一种类似的碱基，称为假尿苷，从而恢复蛋白质的生成。该方法使用向导RNA来指导假尿苷合酶在特定位点进行编辑。

尽管相关研究的首次发表是十余年前，但直到现在业界才对这一技术产生了浓厚兴趣。疫情期间有4家风险投资公司与Yu取得了联系，不过，ProQR已经获得了这项技术的许可。Yu认为，新冠疫苗激发了人们对RNA编辑的兴趣，“任何RNA研究项目都能引起投资人的注意。”

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