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核酸药创新 致广大而尽精微

发布时间:2022-11-02 16:41:21作者:归零来源:医药经济报

随着我国创新药研发水平的不断进步,细胞治疗、单抗、ADC、Protac、核酸药等各类创新药涌现,其中核酸药物被誉为现阶段生物医药发展的前沿领域。

我们常说的核酸药物主要包括反义核酸(ASO)、小干扰RNA(siRNA)、微小RNA(miRNA)、小激活RNA(saRNA)、信使RNA(mRNA)、适配体(aptamer)、核酶(Ribozyme)、抗体核酸偶联药物(ARC)等。这些核酸药物由核苷酸序列构成,以RNA为靶点,与其他靶向蛋白的药物相比,具有高特异性、高效性、长效性优势。


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冲破难题大挑战


近年来核酸药物产业化的大幕正在缓缓拉开,目前全球已上市的核酸药物共14款,其中包括4款siRNA药物、9款ASO药物和1款核酸适配体。我国仅有一款进口小核酸药物,于2019年4月上市,是由Biogen公司研发的诺西那生钠注射液(Nusinersen),用于治疗脊髓性肌肉萎缩症,并于2021年正式纳入医保目录。目前国内企业研发的核酸药物均处于临床或临床前研究阶段,代表企业有苏州瑞博、圣诺制药、舒泰神、西安荣清畅、复星医药、绿叶制药等。不过核酸药物40余年来发展曲折,一直面临着极富挑战的难题。

递送分子:将核酸药物转运到靶细胞发挥作用、解决核酸药物的递送问题是核酸药物研发的重点,目前已上市的核酸药物的递送系统主要是LNP脂质纳米粒递送和GalNac偶联修饰递送。未来,新递送技术的发现和推进将会有力地推动核酸药物的发展。   

 研究成本:就目前的核酸研发水平,一个核酸药物从投入研究至完成临床试验所需成本在千万元以上,其中主要成本包含几个方面:首先是多种核苷酸单体的成本;其次核酸合成设备、分离纯化设备、核酸质量控制等所需设备价格均高于大部分常规化药研发所需设备;再则,核酸原料的总收率较低,其合成过程中会产生大量的副产物和杂质,需对合成产物进行分离纯化,纯化所需的填料及流动相成本较高,由于小核酸自身带负电荷的特点,导致其对纯化分离所需的填料要求更高。

设备要求:目前,核酸合成仪从小试设备到中试生产级别设备已经形成了一定的规模,可以较好地将小试工艺参数推向放大生产,但目前核酸合成设备实际上仍处于国外垄断的状态,这也大大提高了核酸药物的生产成本,并从某种程度上抬高了开展核酸药物研发的门槛。目前市场上的主流设备为思拓凡(Cytiva)的核酸合成仪。随着国内自主研发能力的不断提高,各类设备国产化将是大势所趋,国内已有多个设备厂家在开展核酸合成仪的研制工作,小核酸药物的生产成本有望进一步降低。


聚力技术小细节


在解决了递送分子、确定了有效核酸序列,并且具备了研发、生产等各类硬件设施条件的基础上,核酸药物的研究、质量控制以及注册申报仍然有很多疑难问题,存在一定的技术壁垒,下面就以GalNac递送的核酸药物为例进行简述。

他山之石,关注影响核酸链纯度与收率的细节

首先对于GalNac递送,部分GalNac化合物需要连接树脂,对树脂进行考察和选择,并且根据化合物的分子结构特点,选择最佳的适用于对应核苷酸链固相合成的载量,尔后进行核酸链的固相合成,主要涉及合成柱的选择、合成规模的设定、树脂加入量、各种核苷酸单体及试剂反应当量的选择、试剂加入顺序、反应终点的确定等等,固相合成后的核酸链需要从树脂上被氨解下来。

反应过程合成仪程序中各项参数的设定、氨解温度、氨解时间的选择均对核酸链固相合成的效率有很大的影响。同时,固相合成过程中所产生的副产物及杂质的种类直接决定了下一步纯化工艺开发的难易程度。

纯化工艺考察主要涉及填料的筛选、流动相种类及梯度条件的选择、上样量的考察等等,不同的核酸链结构以及分子量看似相似,但由于核苷单体种类、个数以及核酸序列的不同,纯化效果也有很大的差异,由于序列差异导致表面带电荷的不同也有可能是影响因素之一。

从固相合成、氨解到纯化,整个过程直接影响了核酸链的纯度和收率,因此,上述工艺的摸索和考察决定了核酸原料药的主要成本。

对于核酸生产工艺过程中的各类副产物及杂质情况,有多个文献进行了相关的报道,对杂质产生过程进行解析,并对杂质进行了一系列的分类,Manufacturing of Oligonucleotides对核酸合成过程进行了全面的解析,文献CMC and regulatory aspects of oligonucleotide therapeutics描述了多种不同来源的核酸杂质并进行了简单的杂质来源分析,文献Impurities in oligonucleotide drug substances and drug products根据杂质结构与原料核酸链的差异对杂质进行了分类和归属。

启发:关于核酸的工艺及杂质解析相关的文献报道还有很多,由于国内对于核酸品种的研发起步相对较晚,我们可以通过借鉴及追踪大量的文献报道,提高国内核酸药物研发水平,提高核酸化合物纯度和收率,从而降低核酸药物的成本。

同中有异,重视核酸药物与常规化药区别

另一个核酸药物开发、申报的难点则是核酸药物的质量控制,对于小分子化药、中药或是生物药,均有国内外药典或相关指导原则供参考,而核酸药物国内外均暂未出台相关指导原则,然而,虽然核酸药物按照化药进行注册申报,质量标准的制定仍需结合核酸化合物本身的结构特点,文献A Status Update of Modified Oligonucleotides for ChemotherapeuticsApplications中介绍了关于核酸原料药质量控制的相关内容,除常规化学原料药的检测指标外,针对核酸本身特性制定的检测项目有核酸序列测定、解链温度测定(适用于siRNA),另外还进行了含钠量的测定(已上市的核酸药物大都是以钠盐的形式,因核苷酸链在纯化过程中,流动相体系中使用了钠盐);对于核酸有关物质的研究与常规化药也有很大区别。

建议:针对核酸有关物质的研究,推荐学习寡核苷酸经典书籍《Handbook of Analysis of Oligonucleotides and Related Products》,书中分不同章节介绍了不同原理的分析检测手段用于测定寡核苷酸的有关物质,并进行了一定程度的讨论和分析,同时介绍了一些不同于其他化药的检测指标,本书共有19个章节,通过阅读寡核苷酸手册,可以对核酸类药物的特性及核酸药开发过程遇到的问题有一定程度的了解。

以上是笔者对核酸药物的浅显理解和精要介绍。中国的创新药经过多年的长跑,已经取得了一定的成绩,随着国内创新药研发技术的不断进步,以及高端技术人才的不断回流,中国的创新药行业有望取得新的突破。



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