siRNA药物开发:从8家Biotech分析行业市场布局

2024-06-20 11:07:21

据Maximize Market Research统计,到2029年,siRNA治疗市场预计将从127亿美元大幅增长至392亿美元,年复合增长率高达25.3%。


在如此庞大又持续性增长的市场中,siRNA公司如雨后春笋般涌现,投资者如何快速寻找到优质标的?新入局者或观望者如何确定siRNA药物开发方向?或许能从这8家siRNA风向标公司中得到答案。




概览:siRNA行业全景分析 


目前,已经有6款siRNA药物批准上市,根据智慧芽新药情报库统计,至少有115款处于临床试验中。

 

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图1:siRNA药物全球最高研发状态的分布情况

表1:处于临床3期、申请上市、批准上市阶段的siRNA药物
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重点siRNA药物:


Patisiran:作为首个获得FDA批准的siRNA药物,用于治疗家族性激素神经病,其上市标志着siRNA技术在药物开发领域的里程碑。


● Inclisiran由Novartis开发,已上市用于治疗高胆固醇血症。通过降低LDL胆固醇的siRNA药物,为高胆固醇患者提供了新的治疗选择。


● AB-729、ARO-HBV:目前均处于临床2期阶段,该药物对于乙型肝炎的治疗具有重要意义。作为RNA干扰抗病毒药物,它代表了siRNA在传染病领域的潜在应用。


● Mivelsiran:目前处于临床2期阶段,通过降解APP mRNA来治疗阿尔茨海默症,其开发可能为阿尔茨海默症患者带来新的希望。



  01  


Alnylam Pharmaceuticals

小核酸龙头企业

 

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Alnylam是RNAi领域的领导者,BIG不止一次报道过这家非凡的小核酸龙头企业(详见:Alnylam: 引领RNAi二十年,目标成为TOP5 Biotech

Alnylam在siRNA领域拥有5种商业化产品,融资近40亿美元。

表2: Alnylam研发的上市小核酸药物
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1.1 Alnylam主流小核酸平台LNP和GalNAc共轭偶联技术


①LNP技术:脂质纳米颗粒(LNP)是化学合成的多组分脂质配方(~100 nm),包封siRNA递送到靶组织。在到达目的地的途中,LNP保护siRNA免受无处不在的核酸酶降解。

 

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图2 LNP递送


②GalNAc共轭偶联技术:修饰后的siRNA与靶向配体偶联,帮助siRNA找到途径进入体内特定细胞或组织。这像是一种“钥匙和锁”系统,其中锁是靶细胞上的受体,钥匙是附着在siRNA上的配体。整体可以分为3部分:GalNAc靶头、连接臂、小核酸分子。GalNAc是ASGPR的高亲和力靶向配体,可以快速被细胞吞入,而ASGPR主要在肝实质细胞表面高表达,实现siRNA的肝靶向。

 

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图3 GalNAc递送


③C16偶联平台:2’-O-十六烷基(C16)是一种连接到siRNA的短脂质链,其亲脂性得以与细胞膜或膜蛋白相互作用,被多种细胞吸收,包括中枢神经系统(CNS)、肺和眼睛细胞。基于此平台研发的ALN-APP针对淀粉样蛋白前体蛋白,用于治疗阿尔兹海默症(AD)和脑淀粉样血管病(CAA)。

 

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图4 ALN-APP示意图


④siRNA设计平台:IKARIA可以实现年度给药;Reversir能够迅速并且特异性逆转RNAi的基因沉默效果;GEMINI可以同时靶向两个基因;Rheostat用于可滴定的AAV基因治疗。

 

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图5 Alnylam siRNA设计平台


1.2 Alnylam的Pipeline:四大领域推进、每年2-4个IND


Alnylam正在四个治疗领域推进基于RNAi的创新药物深度管线:遗传病,心脏代谢疾病,传染病,中枢神经系统(CNS)和眼部疾病。借助RNAi治疗平台和药物开发方法旨在每年申请2-4个研究性新药(IND)。


表3:Alnylam 临床开发管线
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Alnylam正持续扩大管线,进行新适应症的临床试验。最近宣布了Zilebesiran治疗高血压的2期临床试验结果,所有患者在接受Zilebesiran治疗3个月时收缩压均降低,且在第6个月时,收缩压仍维持降低状态,从平均降低≥15mmHg(第3个月)到平均降低≥14mmHg(第6个月),且安全性和耐受性良好


表4:24小时平均动态收缩压从基线到第3个月或第6个月的变化
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表5:不良事件总结
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  02  


Aro Biotherapeutics

 

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Aro Biotherapeutics成立于2017年,总部位于费城,Aro专注开发靶向组织的基因药物。


2.1 Centyrin技术可以将siRNA药物精准地传递到特定组织


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图6:Centyrin技术平台示意图(图片来源:Aro Biotherapeutics官网)


Aro正在开创一类全新的疗法——Centyrin-siRNA偶联物。Centyrins是源自人类蛋白质Tenascin C的小型工程蛋白,存在于各种组织的细胞外基质中。选择Centyrin框架是为了赋予其卓越的稳定性和生物物理特性,这是在细胞内环境中有效递送治疗药物的重要考虑因素。通过在Centyrin框架的选定区域内改变氨基酸,Aro创建了包含数万亿个Centyrin变体的文库,并且可以快速识别与目标抗原具有高特异性和亲和力结合的Centyrin克隆


Aro绘制了Centyrin框架图以鉴定特定的氨基酸残基。Aro可以化学偶联药物有效载荷,而不影响Centyrin的潜在稳定性、溶解度或抗原结合特性。为了实现细胞特异性药物递送,Aro根据需要以单、双或多特异性形式选择对细胞表面受体具有特异性的Centyrins,以优化偶联药物有效载荷(如寡核苷酸)的结合和内化。

 

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图7 Centyrin框架图


总之,Centyrin是一种小而稳定的蛋白质,能够以很高的特异性和亲和力结合特定细胞表面受体,内化进入细胞内。理论上将Centyrin蛋白和siRNA或者其它寡核苷酸进行偶联,偶联物可以靶向到特定的体内组织,在靶向组织中进行强有力的基因调控,而在非靶向组织里的影响很低,这是传统的肝靶向siRNA疗法很难达到的。


2.2 管线中关注庞贝病siRNA疗法开始首次人体临床研究


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图8:Aro Biotherapeutics的管线布局


Aro主要候选药物ABX1100是一种针对庞贝病的Centyrin-siRNA偶联物。

 

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图9:溶酶体糖原积累引起庞贝病的发病机制


庞贝病是一种由GAA基因突变引起的罕见遗传性代谢疾病。GAA基因突变导致人体缺乏酶酸-葡萄糖苷酶,使得糖原无法分解为葡萄糖,积累在溶酶体中,造成全身肌肉和神经细胞的进行性损伤。


ABX1100通过靶向肌肉组织中的糖原合成酶1(Gys1)mRNA,减少有毒糖原积累。ABX1100目前正处于1期临床试验阶段,已获得FDA颁发的孤儿药资格认定和儿科罕见病资格认定。


2023年11月,Aro在B轮融资中筹集了4150万美元,有充足的资金进行ABX1100的首次人体临床试验,预计将在2024年公布初步研究结果


  03  


Arrowhead Pharmaceuticals

 

Arrowhead的基本情况在小核酸专题系列中已介绍(详见:Arrowhead小核酸技术平台:RNAi布局紧凑,如箭在弦


Arrowhead的TRiM平台也能使siRNA分子精确地传递到特定组织。TRiM平台采用模块化的方法,允许不同的化学成分进行交换,以期达到最好的治疗效果。Arrowhead与武田、安进和GSK等制药巨头合作,共同开发和商业化RNAi疗法。


3.1 Arrowhead的TRiM技术平台:优化药物,实现精准靶向


TRiM平台根据需要为每个候选药物优化4个组件:具有序列特异性稳定化学性质的高效RNAi trigger;高亲和力靶向配体;各种接头和化学成分;增强药代动力学的结构。

 

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图10: TRiM技术平台示意图


3.2 Arrowhead的Pipeline:“20 in 25”发展战略


Arrowhead的产品靶向肝、肺、肌肉,适应症覆盖乙肝、代谢、心血管疾病等领域。Arrowhead制定了一个大胆的目标,在2025年将有20种合作或全资拥有的药物进入临床试验或者上市。目前Arrowhead拥有14款产品管线,3款已进入临床III期。


表6:研发管线
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Arrowhead管线方面主要关注Plozasiran药物的临床进展。今年6月4日,Arrowhead宣布了Plozasiran的关键性3期临床试验PALISADE结果,数据显示,在混合型高脂血症成人患者中,plozasiran成功达到了降低甘油三酯的主要终点,第12个月时患者甘油三酯最高可减少99%。

 

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图11: Plozasiran治疗与甘油三酯、胆固醇水平下降相关


  04  


Dicerna Pharmaceuticals

(被诺和诺德收购)

 

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Dicerna的基本情况也在小核酸专题系列中介绍(详见:Dicerna小核酸技术平台:诺和诺德创新药版图重要组成)。


4.1 Dicerna的GalXC™和GalXC-Plus™技术平台有效降低RNAi技术的风险


①GalXC™递送平台

 

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图11: GalXC™递送平台


肝脏靶向的GalXC™递送平台采用皮下给药的方式,和Alnylam、Arrowhead同样,利用GalNAc较高的肝脏选择性,构建结构特异的siRNA。Dicer酶是人体细胞内RNAi天然起始点,Dicerna将GalNAc直接连接到专有Dicer底物短干扰RNA(DsiRNA)分子的延长区域,从而达到多种共轭转递结构,能够灵活、高效地结合目标配体,同时稳定RNAi双链,实现精准靶向。


②GalXC-Plus™递送平台

 

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图12: GalXC-Plus™递送平台


GalXC-Plus建立在GalXC良好的临床前和临床特性的基础上,包括可选择的核酸结构、各种配体,由此使得RNAi药物能够输送到多种组织,包括中枢神经系统、肌肉、脂肪组织、肿瘤等,为药物化学优化和扩展到新的治疗领域提供了额外的灵活性。 


4.2 Dicerna的Pipeline:管线药物表现优异


Dicerna自从被Novo Nordisk收购后整体研发节奏放缓,其中1期临床数量最大,共有5个。

 

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图13:Dicerna上市药物及临床管线数量

表7:Dicerna管线适应症分布
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促使诺和诺德收购Dicerna的两个关键管线药物是Rivfloza和Belcesiran。Rivfloza治疗9岁以上儿童和肾功能相对保留的成人的原发性1型高草酸尿(PH1),已经于2023年10月获得FDA批准上市。Belcesiran目前在2期临床试验中,用于治疗α-1抗胰蛋白酶缺乏症(AATD)。在收购之前,Dicerna获得了4.2亿美元的巨额投资资金,被诺和诺德收购后,Dicerna的技术和管线已被整合到诺和诺德的治疗项目中,逐步扩大RNAi治疗的适应症,正向肿瘤方向挺进。


  05  


DTx Pharma(被诺华收购)

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DTx Pharma成立于2017年,总部位于圣地亚哥,基于FALCON(脂肪酸配体共轭寡核苷酸)平台开发针对神经系统疾病的siRNA疗法。2023年7月,诺华以5亿美元的预付款收购了DTx,潜在的里程碑式付款使总价值达到10亿美元。


5.1 FALCON平台探索向肝外组织输送药物的潜力


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图14:FALCON技术平台


DTx Pharma公司专有的FALCON技术平台,可解决在肝脏以外RNA的治疗药物的递送挑战。FALCON平台利用脂肪酸作为RNA药物的靶向配体,既可以促进细胞摄取,又可以促进寡核苷酸疗法(如siRNA和ASO)的生物分布。 


在临床前研究中,FALCON siRNA已证明对周围神经系统(PNS)、骨骼肌、心脏、皮肤和中枢神经系统(CNS)的目标基因有有效和持久的抑制。FALCON siRNA可以通过静脉注射、皮下注射和鞘内注射等途径给药,并且可以低成本生产。


5.2 为诺华带来腓骨肌萎缩症的候选治疗方法


FALCON技术平台可面向中枢神经系统、肌肉、周围神经系统、免疫学和肿瘤学等多个治疗领域。FALCON平台已在眼科临床前研究中获得验证,在视网膜神经元、视网膜色素上皮(RPE)和内皮细胞中具有强力、高效的活性。在RPE中,单次注射后,DTx siRNA基因表达抑制>90%。

 

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图15:研发管线


DTx主要的候选药物DTx-125适应症为1A型腓骨肌萎缩症(CMT1A)。CMT1A是一种影响周围神经的遗传性疾病,DTx-125通过沉默在CMTIA患者中过表达的PMP22基因来发挥作用。在收购前一个月,DTx-1252被FDA授予孤儿药称号,目前正在临床前开发中,并计划在不久的将来开始临床试验。


  06  


Eleven therapeutics

 

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Eleven therapeutics公司成立于2020年,在美国、英国、以色列都有分中心,专注于通过高通量组合化学和人工智能的结合来开发持久的siRNA疗法。2022年,Eleven获得了2200万美元的种子轮资金,其中包括来自比尔和梅琳达-盖茨基金会的400万美元捐款。

 

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图16:TERA平台的构建-测量-学习轮次


Eleven的TERÅ微珠平台包括以下关键步骤:


①构建RNA分子库:将磁珠随机分成不同的合成柱,使用正交化学对RNA和DNA进行偶联。

 

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图18:左列使用 2′-F 尿苷作为治疗性 RNA 寡核苷酸和 DNA 嘧啶核苷酸的第一个碱基,以表示添加 2'F-U 修饰。右列使用 2′-OMe 尿苷作为 RNA 寡核苷和 DNA 嘌呤核苷,以表示 RNA 的 2′-OMe 修饰。


合成后,所有色谱柱中的磁珠被汇集在一起,形成磁珠混合物。

 

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图19:我们有两种类型的珠子的混合物:含有 2'F-尿苷的珠子和 2'-OMe-尿苷的珠子。根据化学修饰,这些珠子中的每一个都用DNA核苷酸标记。


将珠子的混合物进行额外的分裂。同样,在每个合成柱中,使用正交化学通过额外的修饰核苷来扩展治疗性RNA寡核苷酸,并通过在不同的反应中将适当的核苷与DNA条形码偶联来记录修饰的身份。

 

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图20:左列偶联 2′-F-胞苷,右列偶联 2′-OMe-胞苷。同样,DNA吡啶核苷的偶联表示左列,嘌呤DNA核苷的偶联表示右列


经过两次分池循环后,拥有四种类型的珠子。每条合成路径都会为珠子上的RNA寡核苷酸创建独特的化学修饰模式,并在DNA条形码上创建记录珠子合成路径的独特序列。


继续进行分池操作,最终每个微珠都含有具有独特化学模式的治疗性RNA寡核苷酸和记录这些修饰身份的DNA条形码


②高通量测量:将磁珠与细胞一起孵育,从磁珠中释放修饰的RNA寡核苷酸和DNA条形码。这些分子进入细胞,RNA寡核苷酸对细胞产生影响。使用高通量测定法测量每个细胞中的这种效应。


③人工智能学习:对细胞进行测序以揭示DNA条形码的身份,并解码化学修饰的模式,并将其与治疗性RNA寡核苷酸对细胞的影响联系起来。利用来自②收集的大量数据,训练一个深度学习框架来破译RNA修饰的构效关系(SAR),以改进SAR并进一步优化RNA治疗。


  07  


Switch therapeutics

 

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Switch therapeutics成立于2020年,总部设在巴西南部圣弗朗西斯科,专注于开发神经退行性疾病、中枢神经系统疾病的治疗方法。2023年3月,Switch正式启动了令人印象深刻的5200万美元的A轮融资,目前Switch的siRNA项目仍处于临床前阶段。

 

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图21:CASi平台技术


Switch整合核酸纳米技术和RNAi,开发了新型CASi(条件激活siRNA)平台。CASi平台结合了单链的ASO和双链的siRNA特性,开发了新型的CASi分子,在双链的siRNA分子上添加了一个简单而紧凑的传感器。传感器上的单链Toehold部分赋予了其高效的自我递送能力。递送进入细胞后,只有当传感器检测到特定细胞的RNA生物标志物时,才会开启siRNA活性。此时,传感器与siRNA解偶联,siRNA开始进行基因沉默作用。


Switch公司表示,CASi分子,既能高效自我递送,实现细胞特异性靶向,又能更持久地沉默目标基因,有望为中枢神经系统和全身性疾病提供下一代精确RNAi疗法。


  08  


Wave Life Sciences

 

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Wave Life Sciences成立于2012年,总部位于马萨诸塞州的剑桥市,是一家专注于开发RNA靶向疗法的新锐生物技术公司。Wave Life Sciences与GSK有重要的合作伙伴关系,合作包括开发多达8个RNA靶向项目,Wave成功将项目带到了新药临床研究审批(IND)阶段。


8.1 PRISM平台跨多种治疗方式


Wave Life Sciences专有的PRISM平台集成了多种RNA技术,包括RNA干扰、编辑、剪接和反义沉默,采用与GalNAc偶联增强的siRNA结构,利用细胞的自然摄取途径,提高了siRNA治疗的精度和有效性。


PRISM平台的特点包括:


立体纯PN修饰:这种化学修饰能够显著增强siRNA的活性和持久性,例如,Wave公司展示的GalNAc-siRNA在体内研究中,通过PN修饰,在转基因小鼠的肝脏中将特定转录物持续沉默了三个月。


RNA靶向方式:PRISM平台能够实现不同类型的RNA靶向,包括RNA编辑、剪接和沉默,这为治疗不同的遗传性疾病提供了多样化的方法。


创新的结构设计:通过结合新的结构设计,PRISM平台可以优化治疗性寡核苷酸的药理学特性,提高其稳定性和疗效。


8.2 管线积极布局减肥疗法


表8:Wave Life Sciences的多元化、可持续的管线

 

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其中Wave Life Sciences的INHBE项目针对包括肥胖在内的代谢紊乱。利用GalNAc-siRNA技术,INHBE项目已经显示出了良好的临床前结果,包括在动物模型中大幅度减轻体重和减少内脏脂肪。该项目预计将于2025年初进入临床试验阶段。

 

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图22:靶向INHBE的RNAi在小鼠模型中,5周内将动物体重降低16%


  写在最后  



从以上这8家公司的平台和管线动态介绍中不难看出:siRNA在生物技术行业有着巨大的应用前景。siRNA作为RNAi途径的重要组成部分,通过降解所靶向的mRNA,从而阻止相应蛋白的翻译。基于此研究者设计出能够精准靶向和沉默特定基因的siRNA,使得siRNA拥有了治疗多种疾病的潜力,包括遗传疾病、癌症、病毒感染等。


RNAi技术的进步、siRNA在基因沉默方面的特异性以及几款siRNA药物的成功批准和商业化,推动siRNA治疗领域快速扩张。像Alnylam公司这样的关键参与者证明了siRNA的成药性,为后来的入局者铺平了道路。此外,生物技术公司与制药巨头之间的合作,如Wave Life Sciences和GSK之间的合作,彰显了siRNA疗法的魅力。


参考资料:

https://www.labiotech.eu/best-biotech/sirna-companies/

https://eleventx.com/technology/

https://wavelifesciences.com/

https://www.switchthera.com/

https://www.novartis.com.cn/news/nuohuaxuanbushougou-dtx-pharmaqianghuashenjingkexuechanpinxianhe-xrna-jishupingtainengli

https://www.arobiotx.com/