生物醫(yī)藥是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè)，是當(dāng)今世界創(chuàng)新最為活躍、發(fā)展最為迅猛的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。新冠肺炎疫情全球大爆發(fā)更是凸顯了生物醫(yī)藥的重要性，世界各國(guó)紛紛把生物醫(yī)藥技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化提升作為國(guó)家戰(zhàn)略。

隨著生物技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，許多創(chuàng)新性的技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的積累和研究的深入，逐步取得重大突破，促進(jìn)了創(chuàng)新型藥物的產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)生物醫(yī)藥行業(yè)從具有發(fā)展?jié)摿Φ母呒夹g(shù)產(chǎn)業(yè)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榕畈l(fā)展的高技術(shù)支柱產(chǎn)業(yè)。

2023年，哪些生物醫(yī)藥技術(shù)在未來(lái)1-3年具備產(chǎn)業(yè)影響力、生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新有哪些新趨勢(shì)？

DeepTech密切關(guān)注行業(yè)發(fā)展最新動(dòng)向，通過(guò)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、專家訪談等手段，洞悉生物醫(yī)藥技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，探尋具備技術(shù)顛覆性、具有產(chǎn)業(yè)化前景的先進(jìn)生物醫(yī)藥技術(shù)，并客觀真實(shí)地闡述其發(fā)展現(xiàn)狀，展望2023年十大生物醫(yī)藥技術(shù)趨勢(shì)。

掃碼查看完整報(bào)告

DeepTech正式發(fā)布《2023生物醫(yī)藥技術(shù)趨勢(shì)展望》研究報(bào)告。十項(xiàng)生物醫(yī)藥技術(shù)展望，涵蓋了生命科學(xué)和生物醫(yī)藥的底層技術(shù)CRISPR-Cas基因編輯技術(shù)、酶促DNA合成、藥物遞送系統(tǒng)，從基礎(chǔ)研究進(jìn)入臨床階段的異種器官移植、CAR-NK細(xì)胞治療、噬菌體療法，實(shí)現(xiàn)賽道破冰的微生態(tài)療法，以及實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并將有更多創(chuàng)新突破的mRNA藥物、抗體偶聯(lián)藥物、雙特異性抗體。

2023年，生物醫(yī)藥技術(shù)新趨勢(shì)將重塑產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，它們可能會(huì)對(duì)未來(lái)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的研究方向產(chǎn)生重大影響。未來(lái)，生物醫(yī)藥底層技術(shù)的革新將推動(dòng)創(chuàng)新藥物從基礎(chǔ)研究走向臨床試驗(yàn)，并最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)創(chuàng)新藥物研究和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入革命性變化的時(shí)代，最終為人類的生命健康保駕護(hù)航。

基礎(chǔ)技術(shù)篇——基礎(chǔ)技術(shù)的突破不斷引領(lǐng)

生物醫(yī)藥創(chuàng)新前沿

基礎(chǔ)技術(shù)的突破不斷引領(lǐng)生物醫(yī)藥創(chuàng)新前沿。新型基礎(chǔ)技術(shù)的出現(xiàn)和改進(jìn)會(huì)引領(lǐng)相關(guān)領(lǐng)域爆炸式發(fā)展，加速臨床應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，從而解決更多尚未滿足的臨床需求。

CRISPR-Cas系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)引領(lǐng)了基因編輯領(lǐng)域突破性發(fā)展，技術(shù)改進(jìn)將追求精準(zhǔn)化、靈活化、迷你化，促進(jìn)基因編輯療法的臨床應(yīng)用。酶促DNA合成將引領(lǐng)新一輪的DNA合成技術(shù)革命，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)片段DNA高效率、高精度、低成本合成，極大地拓展DNA的應(yīng)用范圍，推動(dòng)合成生物學(xué)的巨大進(jìn)步。

藥物遞送系統(tǒng)是創(chuàng)新藥物研發(fā)不可避免的話題，新型藥物遞送系統(tǒng)在不斷涌現(xiàn)，大幅縮短創(chuàng)新藥物研發(fā)周期，撐起創(chuàng)新藥物研發(fā)的半邊天。

CRISPR-Cas系統(tǒng)是繼ZFN、TALEN之后的第三代基因編輯技術(shù)。它的出現(xiàn)推動(dòng)了基因編輯技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)今世界應(yīng)用最廣泛的基因編輯技術(shù)，成為生命科學(xué)最主要的底層技術(shù)之一。

CRISPR-Cas系統(tǒng)主要由Cas9蛋白和單鏈向?qū)NA（sgRNA）所組成，其中Cas9蛋白起切割DNA雙鏈的作用，sgRNA起向?qū)У淖饔谩Ｔ趕gRNA的向?qū)峦ㄟ^(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，Cas9蛋白可對(duì)不同的靶部位進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)DNA的雙鏈斷裂。

根據(jù)CRISPR-Cas作用模塊的數(shù)量和種類，CRISPR-Cas系統(tǒng)分為兩大類。第一類CRISPR-Cas系統(tǒng)由多個(gè)Cas蛋白亞基組成的多蛋白效應(yīng)復(fù)合物和crRNA組成，又可細(xì)分為I型、III型和IV型；第二類CRISPR-Cas系統(tǒng)為單一蛋白效應(yīng)器，又可細(xì)分為II型、V型和VI型。目前，已經(jīng)鑒定的CRISPR-Cas系統(tǒng)中，以第一類CRISPR-Cas系統(tǒng)為主，占比多達(dá)90%左右，廣泛分布于細(xì)菌和古生菌中。由于第一類效應(yīng)復(fù)合物由多蛋白組成，基因編輯過(guò)程復(fù)雜，實(shí)用性不佳。

而第二類CRISPR-Cas系統(tǒng)由Cas蛋白發(fā)揮DNA或RNA的切割功能，切割靶序列效率高，且單個(gè)蛋白易于改造，因而第二類CRISPR-Cas系統(tǒng)被最早開(kāi)發(fā)并廣泛應(yīng)用于基因編輯中。其中，最常用的是Cas9、Cas12a和Cas13a。

▲圖丨Cas9、Cas12和Cas13基因編輯原理圖（來(lái)源：Molecular Cell）

Cas9是最早被發(fā)現(xiàn)和表征的二類II型效應(yīng)蛋白，是目前應(yīng)用最為廣泛的Cas蛋白之一。Cas9是由crRNA和反式激活crRNA（tracrRNA）引導(dǎo)的DNA 核酸內(nèi)切酶。CRISPR序列轉(zhuǎn)錄為pre-crRNA，隨后加工為成熟的crRNA，并與tracrRNA、Cas9蛋白形成核糖核蛋白復(fù)合體。

當(dāng)Cas9蛋白識(shí)別富含鳥(niǎo)嘌呤PAM序列（如NGG，其中N代表任意核苷酸），并且crRNA與靶DNA序列互補(bǔ)，那么Cas9會(huì)在PAM序列上游約3-4 個(gè)核苷酸對(duì)雙鏈DNA進(jìn)行切割，引發(fā)DNA雙鏈斷裂，形成平末端。

Cas12a，最早稱為Cpf1，是二類V型效應(yīng)蛋白，也是目前應(yīng)用最為廣泛的Cas蛋白之一。Cas12a同時(shí)具有DNA和RNA 內(nèi)切酶活性，可以不依賴于tracrRNA而將pre-crRNA加工為成熟的crRNA。Cas12a識(shí)別富含胸腺嘧啶的PAM序列（如TTN），并在PAM序列下游對(duì)雙鏈DNA進(jìn)行切割，形成粘性末端。

與Cas9和Cas12a不同，Cas13a是靶向RNA的核酸酶，屬于二類VI 型效應(yīng)蛋白。Cas13a與crRNA、底物結(jié)合形成三元復(fù)合體后，Cas13a蛋白被激活，對(duì)底物單鏈靶RNA進(jìn)行切割。

▲圖丨常用Cas蛋白特征（來(lái)源：Molecular Cell，DeepTech整理）

Cas蛋白的固有缺陷限制了CRISPR-Cas系統(tǒng)的應(yīng)用。PAM序列限制了靶目標(biāo)的范圍，如Cas9識(shí)別的PAM序列為NGG，在人類基因組中平均每八個(gè)堿基才有可能出現(xiàn)一個(gè)PAM序列，嚴(yán)重制約了其對(duì)基因組大部分位點(diǎn)的編輯。脫靶效應(yīng)也是CRISPR-Cas系統(tǒng)面臨的一大問(wèn)題，gRNA同靶序列的結(jié)合可以允許多個(gè)堿基的錯(cuò)配，這導(dǎo)致了基因編輯過(guò)程中會(huì)發(fā)生不可預(yù)測(cè)的脫靶，這對(duì)于精準(zhǔn)的基因編輯來(lái)說(shuō)是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。

另外，由于常用的Cas9、Cas12a和Cas13a大小接近4kb, 而遞送系統(tǒng)AAV病毒的包裝上限約為4.7kb，不利于CRISPR-Cas系統(tǒng)的遞送。這些問(wèn)題都極大地影響了基因編輯的精準(zhǔn)性、可控性、靈活性和安全性，限制了CRISPR-Cas系統(tǒng)新功能和應(yīng)用范圍的拓展。因此，優(yōu)化改造Cas蛋白、尋找更小的Cas蛋白、發(fā)掘更優(yōu)的新型系統(tǒng)等成為近年來(lái)CRISPR-Cas系統(tǒng)研究的重點(diǎn)方向。

優(yōu)化改造Cas蛋白，提高基因編輯的精準(zhǔn)性和靈活性。脫靶效應(yīng)和PAM的序列限制是影響CRISPR-Cas系統(tǒng)應(yīng)用的核心問(wèn)題，因此需要對(duì)Cas蛋白進(jìn)行優(yōu)化改造，從而提高靶向特異性，克服脫靶率問(wèn)題，并突破PAM限制，擴(kuò)展靶序列的識(shí)別范圍。目前，已經(jīng)有眾多工作開(kāi)展，構(gòu)建了多個(gè)Cas蛋白突變體。例如，通過(guò)合理設(shè)計(jì)并定向進(jìn)化開(kāi)發(fā)高保真的Cas9變體，得到高保真蛋白enAsCas12aHF1。新開(kāi)發(fā)的兩種Cas9變體SpG和SpRY，不需要特定的PAM來(lái)結(jié)合和切割DNA序列。

▲圖丨部分工程化改造的Cas蛋白變體（來(lái)源：Synthetic Biology Journal，DeepTech整理）

Cas蛋白迷你化提高CRISPR-Cas系統(tǒng)的遞送效率。新開(kāi)發(fā)的小型Cas蛋白 Nsp2-SmuCas9嵌合體，長(zhǎng)度約為1000氨基酸, 可識(shí)別N4C PAM序列，但其編輯活性仍有待提高。迷你蛋白Cas14，又稱為Cas12f1，只有400-500個(gè)氨基酸。近年，基于該蛋白又開(kāi)發(fā)了多款迷你蛋白，如DpbCas12e（約1000氨基酸）、Cas12j（又稱CasΦ， 700氨基酸）、Un1Cas12f1（537氨基酸）、AsCas12f1（422氨基酸）、SpaCas12f1 （497氨基酸）和CasMINI（源自Un1Cas12f1，529氨基酸）。不過(guò)這些蛋白還存在編輯活性低的問(wèn)題，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

我國(guó)輝大基因開(kāi)發(fā)了Cas13X.1（又稱Cas13e.1，775氨基酸）和Cas13Y（又稱Cas13f，790氨基酸），并于2022年獲得美國(guó)專利局授予專利，成為我國(guó)首個(gè)自主研發(fā)的、在美國(guó)獲得專利授權(quán)的CRISPR-Cas13基因編輯工具，打破了歐美在基因編輯工具領(lǐng)域的專利壟斷。

發(fā)掘新型Cas蛋白，擴(kuò)大CRISPR-Cas系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。Cas7-11是通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘找到的一類獨(dú)特的III-E型CRISPR-Cas系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的多組分效應(yīng)蛋白復(fù)合物不同，該系統(tǒng)具有單一的效應(yīng)蛋白Cas7-11（由傳統(tǒng)的Cas11和Cas7融合而成），具有crRNA加工和序列特異性RNA切割活性，為哺乳動(dòng)物細(xì)胞提供了一種新的RNA敲除工具，其脫靶效應(yīng)比當(dāng)前的RNA敲除技術(shù)更低。

2023年首個(gè)CRISPR基因編輯療法有望獲批上市。CRISPR-Cas系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了相關(guān)生物醫(yī)藥技術(shù)的發(fā)展。美國(guó)Vertex制藥公司和CRISPR Therapeutics公司目前正在開(kāi)發(fā)基于CRISPR-Cas9系統(tǒng)的exa-cel療法，使用CRISPR-Cas9技術(shù)編輯有缺陷的基因系統(tǒng)治療β-地中海貧血和鐮狀細(xì)胞病這兩種遺傳性血液疾病。2022年9月，基于良好的臨床試驗(yàn)結(jié)果，Vertex公司和CRISPR Therapeutics啟動(dòng)exa-cel療法的上市申請(qǐng)，有望于2023年獲批上市。

酶促DNA合成是指在不依賴于DNA模板的情況下，通過(guò)酶促反應(yīng)實(shí)現(xiàn)DNA分子的從頭合成。這個(gè)技術(shù)的核心便是實(shí)現(xiàn)酶促反應(yīng)的末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶（terminal deoxynucleotidyl transferase，TdT）。

TdT是一種不依賴于DNA模板的單鏈DNA合成酶，整個(gè)催化過(guò)程中不需要經(jīng)過(guò)變性、復(fù)性和延伸反應(yīng)，在恒溫和金屬離子輔助的條件下，催化脫氧核糖核苷三磷酸（dNTP）聚合到寡核苷酸的 3' 末端，從而合成寡核糖核苷酸鏈。TdT具有無(wú)模板依賴的快速聚合活性，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)鏈DNA合成。另外，TdT對(duì)底物的選擇性較低，dNTP、核糖核苷三磷酸（rNTP）以及修飾的核苷三磷酸類似物均可以作為的TdT底物。

化學(xué)合成法在DNA合成長(zhǎng)度、成本和環(huán)保等方面存有問(wèn)題。目前，市面中最常用的DNA合成方法是固相亞磷酰胺三酯法。該化學(xué)合成法需要4-5個(gè)反應(yīng)步驟，每個(gè)步驟可能會(huì)有錯(cuò)誤，隨著合成鏈的延長(zhǎng)，合成的準(zhǔn)確率會(huì)大幅下降，合成產(chǎn)物得率也明顯下降。這導(dǎo)致化學(xué)合成法合成的DNA片段長(zhǎng)度最多能達(dá)到200-300nt。

若想得到更長(zhǎng)的DNA片段，需要將短片段不斷拼接組裝，拼接組裝過(guò)程大幅增加了長(zhǎng)鏈DNA合成成本。另外，化學(xué)合成法需要大量使用有毒化學(xué)試劑，合成產(chǎn)生的廢液、廢氣需要特殊處理。

酶促DNA合成技術(shù)推動(dòng)DNA合成技術(shù)再次升級(jí)。酶促DNA合成技術(shù)只需要2-3個(gè)反應(yīng)步驟，可以提高DNA合成的準(zhǔn)確率，縮短DNA合成時(shí)間。酶的高特異性支持長(zhǎng)片段DNA的合成，或能夠合成長(zhǎng)達(dá)8000nt的DNA序列，酶促合成技術(shù)有望將長(zhǎng)片段DNA合成的成本降低2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。

酶促DNA合成反應(yīng)在溫和條件和水相中進(jìn)行，整個(gè)催化合成過(guò)程綠色環(huán)保，不產(chǎn)生危險(xiǎn)廢物廢液。與化學(xué)合成法相比，酶促DNA合成技術(shù)在DNA合成長(zhǎng)度、準(zhǔn)確率、成本及環(huán)保等方面具有巨大的潛力，因而被認(rèn)為將引領(lǐng)新一輪的DNA合成技術(shù)革命。

▲圖丨TdT兩步循環(huán)合成DNA （來(lái)源：ACS Cataliysis）

酶促 DNA 合成技術(shù)日趨成熟，極具商業(yè)化潛力。目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一批以酶促DNA合成技術(shù)為核心的商業(yè)化公司，如Molecular Assemblies、Nuclera、DNA script、Ansa Biotechnologies等。Molecular Assemblies、Nuclera和DNA script這3家公司均是以TdT酶為核心，通過(guò)修飾核苷酸分子制備帶有可逆終止基團(tuán)的核苷酸單體，該修飾的核苷酸單體使TdT酶每次只添加單個(gè)堿基，之后去除掉新添加堿基的可逆終止基團(tuán)后開(kāi)始下一個(gè)堿基的合成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)DNA的合成。

其中，Molecular Assemblies和Nuclea可逆終止基團(tuán)選擇的是3’-O-疊氮甲基，DNA script選擇的是3’-O-氨基。2022年4月，DNA script推出基于專有酶促 DNA 合成技術(shù)的DNA打印機(jī)SYNTAX，并推出早期使用計(jì)劃，允許客戶率先使用SYNTAX平臺(tái)。

Ansa Biotechnologies公司開(kāi)發(fā)了dNTP-TdT偶聯(lián)體介導(dǎo)的可逆終止合成法。該方法將堿基偶聯(lián)在TdT上，酶促合成過(guò)程中每添加一個(gè)dNTP-TdT后，由于TdT共價(jià)結(jié)合在合成DNA的3’端，阻止了新堿基的繼續(xù)添加，隨后再通過(guò)偶聯(lián)TdT的剪切、洗去、再添加實(shí)現(xiàn)堿基逐個(gè)添加到DNA的3’端，從而合成DNA。2022年，該公司獲得6800萬(wàn)美元融資，用于加速基于dNTP-TdT的酶促DNA合成技術(shù)的開(kāi)發(fā)，構(gòu)建高通量合成儀器。

中國(guó)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)酶促DNA合成的重大突破，提高DNA合成的效率和準(zhǔn)確度。2022年，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所江會(huì)鋒團(tuán)隊(duì)通過(guò)生物信息學(xué)的技術(shù)篩選到高效催化活性的鳥(niǎo)類TdT；通過(guò)理性設(shè)計(jì)和高通量篩選策略，對(duì)篩選到的鳥(niǎo)類TdT進(jìn)行改造，重塑ZaTdT催化活性腔，獲得新的TdT突變體，即ZaTdT-R335L-K337G，該突變體的催化效率比哺乳動(dòng)物TdT催化效率高3個(gè)數(shù)量級(jí)，大幅提升了對(duì)氧氨基修飾核苷酸（3'-ONH2-dNTPs）的特異性識(shí)別和催化合成能力。

利用ZaTdT-R335L-K337G可以通過(guò)兩步循環(huán)步驟實(shí)現(xiàn)DNA的合成，平均準(zhǔn)確率可以達(dá)到98.7%，媲美商業(yè)化的DNA化學(xué)合成法。下一步該團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)長(zhǎng)片段DNA合成，通過(guò)優(yōu)化合成系統(tǒng)，使得酶在每個(gè)催化合成步驟都保持高活性，合成500-1000nt長(zhǎng)度甚至更長(zhǎng)的DNA片段，并將準(zhǔn)確率維持在99.5%-99.8%，從而解決長(zhǎng)片段DNA合成的難題。

酶促DNA合成技術(shù)仍處于起步階段，但是新技術(shù)的出現(xiàn)給高效率、高精度、低成本合成長(zhǎng)片段DNA帶來(lái)了希望，將會(huì)對(duì)DNA合成技術(shù)變來(lái)一場(chǎng)技術(shù)革命，代表了DNA合成的新的發(fā)展方向。DNA尤其是長(zhǎng)片段DNA的生物合成如果能夠?qū)崿F(xiàn)，將極大地拓展DNA分子的應(yīng)用范圍，推動(dòng)合成生物學(xué)的進(jìn)步。

藥物遞送系統(tǒng)（Drug Delivery System,DDS）是將藥物遞送到藥理作用靶點(diǎn)的系統(tǒng)，涵蓋了藥物制備、給藥途徑、位點(diǎn)靶向、代謝和毒理等方面的技術(shù)。在臨床應(yīng)用上，藥物遞送系統(tǒng)不僅發(fā)揮著將藥物遞送到靶點(diǎn)的作用，更重要的是還承擔(dān)著藥物靶向、藥物控釋、增強(qiáng)藥物穩(wěn)定性或促進(jìn)藥物吸收等多方面的作用，從而解決某些藥物溶解度低、靶向效果弱、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，提高藥物的治療效果。

新型遞送技術(shù)的突破和成熟推動(dòng)了核酸藥物的臨床轉(zhuǎn)化，撐起核酸藥物研發(fā)的半邊天。由于具有不穩(wěn)定性、免疫原性、細(xì)胞攝取效率低、內(nèi)吞體逃逸難等多方向的缺點(diǎn)，核酸藥物從概念提出到基礎(chǔ)研究再到有藥物上市經(jīng)歷了較長(zhǎng)的歷程。對(duì)于核酸藥物能夠?qū)崿F(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化，遞送系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，只有通過(guò)遞送才使得核酸形式的藥物最終成藥。目前，成熟的核酸藥物遞送系統(tǒng)有GalNac（N-乙酰半乳糖胺）偶聯(lián)修飾、脂質(zhì)納米顆粒（lipid nanoparticle，LNP）和重組腺相關(guān)病毒（recombination adeno-associated virus, rAAV）載體。近些年來(lái)，外泌體作為一種新型的遞送系統(tǒng)引起了研究人員的廣泛關(guān)注。

GalNac偶聯(lián)修飾是當(dāng)前最常用的小核酸藥物遞送系統(tǒng)，是核酸藥物發(fā)展歷程中的重大突破。GalNAc能夠與肝細(xì)胞表面的去唾液酸糖蛋白受體（ASGPR）特異性結(jié)合。之后，ASGPR和網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用可以將GalNAc轉(zhuǎn)運(yùn)至肝細(xì)胞內(nèi)。GalNac偶聯(lián)修飾的小核酸藥物提高了小核酸進(jìn)入肝細(xì)胞的效率，解決了小核酸藥物靶向性差、脫靶效應(yīng)嚴(yán)重、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，提高了小核酸的臨床效果。

但是，該遞送系統(tǒng)也存在著一定的局限性，由于ASGPR在肝細(xì)胞表面特異性高表達(dá)，而在其他組織細(xì)胞中表達(dá)量極少，因而GalNAc偶聯(lián)修飾的小核酸藥物只能靶向肝細(xì)胞并在肝細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，限制了小核酸藥物在其他組織器官中發(fā)揮作用。全球已經(jīng)批準(zhǔn)上市3款GalNac偶聯(lián)修飾siRNA藥物，即Givlaari、Leqvio和Oxlumo，均是由Alnylam公司研發(fā)，分別用于治療急性肝卟啉癥、高膽固醇血癥和原發(fā)性高草酸尿癥1型。

mRNA新冠疫苗讓LNP遞送系統(tǒng)聲名鵲起。LNP是一種球狀的包含脂質(zhì)成分的實(shí)心納米顆粒。LNP包含有4類分子，分別是可電離的陽(yáng)離子磷脂、中性輔助脂質(zhì)、膽固醇和聚乙二醇修飾的磷脂。這4種成分按照一定的比例組裝成LNP，并在藥物遞送過(guò)程中發(fā)揮不同作用?？呻婋x陽(yáng)離子脂質(zhì)是藥物遞送關(guān)鍵因素，在生理pH值下保持中性，降低藥物的毒性和免疫原性；在低pH值下帶正電，與帶負(fù)電的RNA結(jié)合，并在被細(xì)胞內(nèi)化后實(shí)現(xiàn)溶酶體逃逸。中性輔助脂質(zhì)能夠促進(jìn)層狀脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定。膽固醇有較強(qiáng)的膜融合能力，能夠促進(jìn)mRNA的內(nèi)化和進(jìn)入胞質(zhì)。聚乙二醇修飾的磷脂能夠改善LNP的親水性，防止LNP聚集，增加穩(wěn)定性，并可以避免LNP被免疫系統(tǒng)清除。

新冠疫情促進(jìn)了mRNA新冠疫苗的獲批上市，BioNTech、Moderna和CureVac三家公司的mRNA新冠疫苗均使用了LNP遞送技術(shù)。在此之前，Alnylam公司基于LNP遞送系統(tǒng)研發(fā)的siRNA藥物Onpattro在美國(guó)獲批上市，用于治療肝臟甲狀腺素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（TTR）介導(dǎo)的淀粉樣病變。該核酸藥物是一款載有siRNA的LNP，通過(guò)靜脈輸注將藥物直接遞送至肝臟，通過(guò)抑制TTR的合成來(lái)發(fā)揮治療作用。

▲圖丨LNP的結(jié)構(gòu)示意圖 （來(lái)源：molecules）

rAAV在基因藥物遞送上發(fā)揮重要作用。rAAV是在非致病的野生型AAV基礎(chǔ)上改造而成的基因載體。包裹基因表達(dá)系統(tǒng)的rAAV侵入靶細(xì)胞后，將包含有基因表達(dá)系統(tǒng)的遺傳物質(zhì)通過(guò)核孔復(fù)合體傳遞到細(xì)胞核內(nèi)，最終在靶細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的蛋白發(fā)揮治療作用。rAAV也可以往靶細(xì)胞中導(dǎo)入shRNA或者CRISPR-Cas基因編輯系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)基因沉默或基因編輯功能，達(dá)到基因治療目的。

rAAV具有安全性高、免疫原性低、種類多樣等優(yōu)勢(shì)，且不同血清型的rAAV具有其獨(dú)自的組織特異性，可以實(shí)現(xiàn)不同組織的基因藥物遞送。目前，全球共有5款A(yù)AV基因治療藥物獲批上市（含退市的Glybera）。2022年，2款新的AAV基因治療藥物在歐盟獲批上市，極大地推進(jìn)了rAAV作為遞送系統(tǒng)在基因治療領(lǐng)域的應(yīng)用。

▲圖丨已經(jīng)獲批上市的AAV基因治療藥物 （DeepTech根據(jù)公開(kāi)資料整理）

外泌體有望成為新的核酸藥物遞送系統(tǒng)。外泌體是由細(xì)胞分泌的一種細(xì)胞外膜狀脂質(zhì)囊泡，大小在40 -100nm，可以遞送核酸、蛋白質(zhì)、小分子等藥物。作為天然內(nèi)源性轉(zhuǎn)運(yùn)載體，外泌體具有多種先天優(yōu)勢(shì)，如細(xì)胞攝取效率高、不激活先天或后天免疫、可以通過(guò)血腦屏障傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)等。正是具有這些先天優(yōu)勢(shì)，外泌體作為遞送系統(tǒng)被研究用于治療癌癥、心血管疾病、帕金森癥和阿爾茨海默病以及其他神經(jīng)退行性疾病。

目前，外泌體代表公司CODIAK有3款基于工程化外泌體遞送系統(tǒng)的創(chuàng)新藥物進(jìn)行1期臨床。這3款藥物利用工程化外泌體分別攜帶不同的藥物（IL-12、STING激動(dòng)劑和靶向STAT6轉(zhuǎn)錄因子的反義寡核苷酸）靶向至相應(yīng)的腫瘤組織，激活人體自身的免疫應(yīng)答以殺傷相應(yīng)的腫瘤細(xì)胞。Evox Therapeutics公司開(kāi)發(fā)了基于外泌體的核酸藥物遞送系統(tǒng)，遞送mRNA、siRNA、反義寡核苷酸以及CRISPR等，用于治療罕見(jiàn)病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

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