本文從：1小核酸藥物生產(chǎn)原料，2小核酸藥生產(chǎn)設(shè)備，3小核酸遞送系統(tǒng)，4小核酸藥物專利保護(hù)，四個維度探討小核酸藥物開發(fā)。

12 月 22 日，諾華siRNA 藥物 Leqvio? (inclisiran) 獲 FDA 批準(zhǔn)上市。這是首款用于治療常見慢性疾病小核酸藥物，“一年只需打兩針”就可以長效持久的降低脂。此前 Inclisiran 已經(jīng)在歐洲等多個國家和地區(qū)獲批上市。7 月份在海南博鰲樂城先行區(qū)完成首針注射。

Inclisiran小核酸鏈可與編碼PCSK9蛋白的mRNA結(jié)合，通過RNA的干擾作用來防止肝臟生成PCSK9蛋白。降低體內(nèi)PCSK9蛋白水平可以從血液中清除低密度脂蛋白LDL-C。

針對PCSK9靶點(diǎn)的“抗體類”降血脂藥物開發(fā)曾一度是近年來的熱點(diǎn)領(lǐng)域。安進(jìn)的依洛尤單抗（Repatha瑞百安）和賽諾菲的阿利西尤單抗（Praluent波立達(dá)）陸續(xù)上市，銷售卻不及預(yù)期。2020年，Repatha的銷售額8.87美元，Praluent只有3.59億美元。對比年銷售額百億美元級別的他汀類降血脂藥物，曾經(jīng)被寄予厚望的抗體類降血脂藥物的表現(xiàn)無疑是令人失望的。這并非由于療效不好，而是人源化抗體類藥物價格高昂，儲運(yùn)攜帶不便捷，治療期需要多次注射給藥等諸多不適合慢性病患者的因素疊加導(dǎo)致的結(jié)果，從而影響了“抗體類”降血脂藥物的商業(yè)推廣。

而 “小核酸”降血脂藥物——諾華Inclisiran在以上領(lǐng)域?qū)贵w藥物都具有明顯優(yōu)勢，在上市前很多機(jī)構(gòu)預(yù)估其一年銷售額有望突破百億美元。畢竟一年只需打兩針，這對慢性病患者而言相當(dāng)于年度體檢的頻率去醫(yī)院注射藥物，其帶來的便利遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同類靶點(diǎn)的抗體藥物。

之前上市的小核酸藥物如渤健的諾西那生(Nusinersen)等主要集中在罕見病領(lǐng)域（諾西那生介紹：醫(yī)保談判從53680元壓價到33000元的諾西那生鈉到底是什么藥？https://mp.weixin.qq.com/s/9DY7n6t4_dNk69DElbN06w），Inclisiran作為首款用于治療常見慢性疾病小核酸藥物備受矚目，已經(jīng)拉起了小核酸藥物與抗體類藥物在相同靶點(diǎn)治療領(lǐng)域的迭代升級的序幕。

抗體藥物：

從1984年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予“關(guān)于免疫系統(tǒng)的發(fā)育和控制特異性的理論，以及發(fā)現(xiàn)單克隆抗體產(chǎn)生的原理”的三位科學(xué)家，到2014年，K藥 (帕博利珠單抗)和O藥(納武利尤單抗)通過FDA獲批上市經(jīng)歷了整整30年，自此全球現(xiàn)代醫(yī)藥工業(yè)正式邁入生物藥大發(fā)展的新時代。這一輪抗體類生物藥和小分子化藥的迭代升級，造就了眾明星生物制藥企業(yè)，同時讓中國新興生物制藥企業(yè)實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)小分子化藥企業(yè)的彎道超車。這一輪技術(shù)迭代，使擁有技術(shù)的優(yōu)秀企業(yè)和具有膽識的投資家都賺的盆滿缽滿。同時上游產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)（生物藥生產(chǎn)原料細(xì)胞培養(yǎng)基，生物制藥細(xì)胞培養(yǎng)以及抗體分離純化設(shè)備等行業(yè)）也獲得了巨大收益。

小核酸藥物：

從2006年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予“發(fā)現(xiàn)小核酸RNA干擾——雙鏈RNA引起的基因沉默機(jī)制”的兩位科學(xué)家安德魯·法爾和克雷格·梅洛因，到2021年，重磅藥物Inclisiran通過FDA獲批上市只用了15年。由于技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)化速度加快，小核酸藥物后續(xù)表現(xiàn)值得我們期待。

這些年朋友們聊到小核酸，無論是藥企的，科研院所的，還是從事醫(yī)藥金融投資的朋友們，都在熱議小核酸是否會像當(dāng)年的抗體藥物一樣在不遠(yuǎn)的將來迎來爆發(fā)，推動生物醫(yī)藥行業(yè)又一次技術(shù)升級。2021年底反義核酸藥物(ASO) 諾西那生(Nusinersen)進(jìn)入醫(yī)保局目錄，諾華Inclisiran美國FDA正式獲批，這輪小核酸藥物的爆發(fā)已經(jīng)開始。隨著核酸遞送技術(shù)的發(fā)展，目前已知的可供小核酸藥物開發(fā)的靶點(diǎn)數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于抗體藥物，關(guān)于靶點(diǎn)優(yōu)勢的論述目前相關(guān)的文章、研報已經(jīng)很多我不再重復(fù)，本文重點(diǎn)討論下二者生產(chǎn)成本中小核酸的優(yōu)勢和小核酸藥物開發(fā)的要素以及未來發(fā)展趨勢。

小核酸藥物和人源化抗體藥物有一個共同特點(diǎn)就是其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于小分子化學(xué)藥物和傳統(tǒng)重組蛋白藥物。

目前開發(fā)一個人源化抗體藥物，完成其臨床實(shí)驗(yàn)階段需求所使用的抗體原料生產(chǎn)費(fèi)用大約需要3000萬人民幣以上，要完成臨床試驗(yàn)還涉及到人源化細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)抗體注冊批次問題，工藝放大和工藝多批次驗(yàn)證等問題。由于人源化抗體的生產(chǎn)途徑是通過細(xì)胞培養(yǎng)來實(shí)現(xiàn)的，不像化學(xué)制品生產(chǎn)那樣穩(wěn)定可靠，需要進(jìn)行批次驗(yàn)證。抗體藥物上市后，隨著產(chǎn)量提升其生產(chǎn)成本會穩(wěn)步下降。

目前上市的小核酸藥物反義寡核苷酸，siRNA，Aptamer等小核酸藥物對核酸鏈進(jìn)行大幅度化學(xué)修飾，該類藥物只能通過化學(xué)合成方法制備，不需要用到細(xì)胞和酶等變量較多的生物因素，這就使其生產(chǎn)具有了更加可控的條件。但小核酸藥物的化學(xué)合成依然是較為昂貴的。

Abbreviations: Af = adenine 2'-F ribonucleotide; Cf = cytosine 2'-F ribonucleotide; Gf = guanine 2'-F ribonucleotide; Am = adenine 2'-OMe ribonucleotide; Cm = cytosine 2'-OMe ribonucleotide; Gm = guanine 2'-OMe ribonucleotide; Um = uracil 2'-OMe ribonucleotide; L96 = triantennary GalNAc (N-acetyl-galactosamine)

圖1：諾華Inclisiran降血脂藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

以諾華Inclisiran化學(xué)結(jié)構(gòu)為例(圖1)，其Sense鏈由21個全化學(xué)修飾的核苷組成，并在核酸鏈的5’端連接了L96—— GalNac綴合物，其Antisense鏈由23個全化學(xué)修飾的核苷組成。該藥物的44個核苷原料單位均不是天然siRNA的核苷，其核糖環(huán)進(jìn)行2’-OMe和2’-F取代化學(xué)修飾，并在多個磷酸二酯鍵上進(jìn)行了氧硫代修飾。

以目前的生產(chǎn)能力估算一個小核酸藥物完成臨床實(shí)驗(yàn)所用的小核酸藥物生產(chǎn)成本依然在千萬元級別，這些成本構(gòu)成可以分為以下幾個方面：

1，小核酸藥物生產(chǎn)原料核苷亞膦酰胺

反義核酸藥物(ASO)與siRNA藥物核苷原料的化學(xué)修飾包括：2‘位甲氧基修飾，2‘位甲氧乙氧基修飾，2‘位氟代修飾，異核苷修飾，鎖核苷修飾等多種結(jié)構(gòu)修飾手段(圖2)，這些初級原料價格并不便宜。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，伴隨2019年前后國外多款小核酸藥物上市，國外機(jī)構(gòu)放出數(shù)億元的原料訂單，在國內(nèi)采購小核酸藥物生產(chǎn)所需的化學(xué)修飾核苷基礎(chǔ)原料。

圖2：小核酸藥物使用的多種化學(xué)修飾核苷基礎(chǔ)原料結(jié)構(gòu)

核苷基礎(chǔ)原料用于生產(chǎn)小核酸藥物之前，還需要進(jìn)一步化學(xué)方法添加保護(hù)基團(tuán)，并制備成“核苷亞膦酰胺(圖3)”，核苷亞膦酰胺才是小核酸藥物生產(chǎn)的直接原料。 “核苷亞膦酰胺”的生產(chǎn)中的結(jié)晶純化問題目前尚未完全解決，眾多企業(yè)仍使用柱層析法純化分離，依然是生產(chǎn)成本的瓶頸之一。全球小核酸藥物目前的迅猛增長，使得核苷亞膦酰胺需求增長迅猛。

圖3：化學(xué)修飾小核酸藥物直接原料——核苷亞膦酰胺結(jié)構(gòu)

核苷亞膦酰胺單體原料的需求會隨著小核酸藥物發(fā)展而逐步增加，以諾華Inclisiran上市為例，我們可以進(jìn)行一個簡單的估算：中國是全球心血管病負(fù)擔(dān)最重的國家之一，2016年死于動脈粥樣硬化性心血管病（ASCVD）的人數(shù)約240萬，死亡比例占心血管病死亡的61%，占全因死亡的25%。根據(jù)2013-2014數(shù)據(jù)，中國成人中有約10%的人口處于ASCVD風(fēng)險高危或極高危狀態(tài)，而這10%左右的人口中，很大一部分人沒有達(dá)到降脂治療目標(biāo)，ASCVD風(fēng)險高危和極高危的患者，LDL-C降脂未達(dá)標(biāo)率分別高達(dá)74.5%和93.2%。隨著生活水平的提高ASCVD風(fēng)險高危人口規(guī)模會進(jìn)一步擴(kuò)大，患者通過藥物干預(yù)提高生活質(zhì)量的比率也會進(jìn)一步提升。

原料市場體量計(jì)算，以諾華Inclisiran為例：單支藥物劑量為：284mg 預(yù)填充注射器。Inclisiran生產(chǎn)需要多步固相合成小核酸鏈以及核酸鏈GalNac綴合化學(xué)修飾，整體收率會很低，按重量估算需要十至數(shù)十倍亞膦單體原料。從這個角度看，如果小核酸藥物在慢性常見病領(lǐng)域逐漸攻城掠地，其亞膦單體原料生產(chǎn)依然有著巨大市場需求空間。

2，小核酸藥物生產(chǎn)——合成與分離純化設(shè)備

圖4：以核苷亞磷酰胺為原料合成小核酸藥物合成流程

以核苷亞磷酰胺為原料，通過固相合成法(圖4)在核酸固相合成儀上經(jīng)過20+22個循環(huán)將原料逐一連接，形成21個堿基Sense寡核苷酸鏈和23個堿基的Antisense鏈寡核苷酸。這一過程總收率并不是很高，同時也會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物和雜質(zhì)。由于副產(chǎn)物和雜質(zhì)的存在，合成的寡核苷酸鏈反應(yīng)完成后，需要通過工業(yè)化的反相HPLC液相色譜系統(tǒng)對產(chǎn)品進(jìn)行分離純化(圖5)，分離純化所使用的流動相和固相填料依然價格不菲。由于分離小核酸產(chǎn)物并不容易，美國目前上市小核酸藥物要求的藥物純度是遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)小分子化藥，說明ASO/siRNA小核酸藥物在生產(chǎn)分離純化過程中的困難。

圖5：ASO /siRNA小核酸藥物化學(xué)制備過程

小核酸藥物生產(chǎn)制備流程中色譜分離需要用到工業(yè)級大型HPLC設(shè)備，分離色譜柱和反相固相填料，這一領(lǐng)域經(jīng)過多年的發(fā)展國內(nèi)眾多企業(yè)已經(jīng)打破了國外公司的壟斷，將成本大幅度降低。色譜分離設(shè)備在小分子藥物，大分子抗體藥物分離純化領(lǐng)域均有重要應(yīng)用，但小核酸藥物由于其自身結(jié)構(gòu)和制備特點(diǎn)，對色譜分離純化的要求更高。以HPLC反相色譜C18填料為例，小核酸藥物由于其攜帶的負(fù)電荷特征對分離色譜柱C18填料納米填料殘余硅羥基封端的要求更高。

思拓凡(Cytiva)是目前少數(shù)可以提供小核酸藥物合成的GMP全套生產(chǎn)設(shè)備公司，其前身是美國通用(GE)醫(yī)療生命科學(xué)事業(yè)部。2020年4月1日，美國丹納赫集團(tuán)對思拓凡前身GE醫(yī)療生命科學(xué)事業(yè)部價值214億美元的收購案塵埃落定，思拓凡成為了丹納赫集團(tuán)旗下的運(yùn)營公司。

從事小核酸藥物生產(chǎn)需要使用的固相合成儀和HPLC分離儀器在國內(nèi)外也有其他廠家有一定的規(guī)模，但能通過GMP認(rèn)證的小核酸合成和分離純化設(shè)備并不多。工業(yè)級別符合藥物生產(chǎn)GMP要求的合成設(shè)備和分離純化設(shè)備還處于國外公司壟斷中，也間接推高了小核酸藥物生產(chǎn)成本和小核酸初創(chuàng)研發(fā)企業(yè)的進(jìn)入門檻。隨著國內(nèi)企業(yè)的發(fā)展，以及眾多小核酸領(lǐng)域CDMO企業(yè)的出現(xiàn)，小核酸藥物生產(chǎn)成本還有望進(jìn)一步降低。

3，小核酸藥物遞送系統(tǒng)

除了諾西那生等少數(shù)品種不需要遞送系統(tǒng)以外，目前在研的大多數(shù)小核酸藥物都需要遞送系統(tǒng)將寡核酸鏈遞送到靶細(xì)胞內(nèi)部。比較知名的小核酸藥物遞送系統(tǒng)包括：GalNac綴合遞送系統(tǒng)，LNP脂質(zhì)納米粒遞送系統(tǒng)，多肽納米粒遞送系統(tǒng)，抗體偶聯(lián)遞送系統(tǒng)，DNA折疊遞送系統(tǒng)和外泌體遞送系統(tǒng)等。

其中目前已上市的小核酸藥物遞送系統(tǒng)只有：GalNac綴合遞送系統(tǒng)和LNP脂質(zhì)納米粒遞送系統(tǒng)。

（1）GalNac綴合遞送系統(tǒng)

諾華Inclisiran就是GalNac綴合遞送系統(tǒng)的經(jīng)典之作，雙鏈siRNA的Sense鏈5’端通過化學(xué)鍵綴合GalNac側(cè)鏈。GalNac側(cè)鏈可以識別肝細(xì)胞表面的去唾液酸糖蛋白受體(ASGPR receptor)，并順利的把Inclisiran小核酸鏈導(dǎo)入肝細(xì)胞內(nèi)部，完成干擾RNA基因沉默作用。

圖6：GalNac綴合遞送系統(tǒng)遞送Inclisiran

（圖片來源：Drug Note 2021,38 (2)41-43）

GalNac側(cè)鏈結(jié)構(gòu)涉及到三個N乙酰半乳糖環(huán)和多條酰胺鍵連接，單就GalNac側(cè)鏈分子量就在1700以上見(圖1)，其合成制備以及與核酸鏈的偶聯(lián)均比傳統(tǒng)小分子化學(xué)藥物的制備要困難許多。

（2）LNP脂質(zhì)納米粒遞送系統(tǒng)

目前廣泛應(yīng)用于mRNA藥物的LNP遞送系統(tǒng)，最早遞送的藥物實(shí)際上是2018年10月上市的全球第一款siRNA藥物——罕見病藥物Patisiran，該藥物用于治療家族性淀粉樣多發(fā)性神經(jīng)病變（FAP）。

圖7：LNP脂質(zhì)納米粒遞送系統(tǒng)包載Patisiran

（圖片來源：Nat. Rev. Drug Discov. 2019, 18, 421–446 ）

目前在研的多款小核酸藥物都選擇LNP遞送系統(tǒng)作為藥物運(yùn)載工具，LNP脂質(zhì)納米粒的制備需要用到的——“微流控技術(shù)”也仍然是國外公司把持的核心技術(shù)。微流控技術(shù)LNP脂質(zhì)納米粒制備的工作原理是：利用兩個工作泵，同時將親脂的脂質(zhì)材料和親水的核酸原料注入“微流控混合器”，在微流控混合過程中制得納米顆粒 (圖8)。

圖8：小核酸LNP脂質(zhì)納米粒藥物制備全過程

(圖8)中 Nanoprecipitation 就是通過微流控混合siRNA核酸和Lipids脂質(zhì)材料的過程。小核酸(ASO/siRNA)藥物和mRNA疫苗使用相似的LNP脂質(zhì)納米粒遞送系統(tǒng)。輝瑞/BioNTech的mRNA疫苗脂質(zhì)納米粒制備微流控設(shè)備是由德國Knauer定制。國內(nèi)目前也有眾多團(tuán)隊(duì)在從事脂質(zhì)納米粒微流控設(shè)備的商業(yè)開發(fā)。

4，小核酸藥物專利

目前小核酸(ASO/siRNA)藥物的核心專利主要控制在Alnylam、Sirna Therapeutics、Ionis、Dicerna、Arrowhead、Slience Therapeutics這幾個大公司手里。小核酸藥物避開專利的大體思路是：第一、看有沒有保護(hù)靶點(diǎn)的專利；第二、看具體的天然序列有沒有被專利保護(hù)；第三、看核苷序列堿基糖環(huán)的修飾方法有沒有被保護(hù)；第四、看具體的序列+修飾有沒有被保護(hù)；第五、看疾病、制劑、遞送系統(tǒng)等有沒有被保護(hù)。

就拿剛剛進(jìn)入醫(yī)保目錄的“網(wǎng)紅藥物”渤健的諾西那生(Nusinersen)為例，該藥物以冷泉港實(shí)驗(yàn)室，渤健公司和IONIS制藥公司為專利權(quán)人的核心專利就有四個：

1) CN109844115A 《用于調(diào)節(jié)smn2的化合物和方法》；2) CN109689668A 《無加帽步驟的硫醇化寡核苷酸的合成》；3)  CN109641928A 《用于寡核苷酸純化的疏水性相互作用色譜法》；4)  CN106983768A 《用于在對象中調(diào)節(jié)smn2剪接的組合物和方法 》。其中在CN109641928A這個專利中諾西那生制備過程中HPLC分離純化方法，都單獨(dú)申請了專利，充分說明了這些國際大公司專利布局的戰(zhàn)略意識。

以諾華Inclisiran為例，GalNac側(cè)鏈綴合用于小核酸肝靶向給藥取得了非常令人滿意的效果。相關(guān)公司對GalNac側(cè)鏈綴合在小核酸藥物領(lǐng)域的應(yīng)用保護(hù)的也是非常完善，不僅對GalNac側(cè)鏈的最終結(jié)構(gòu)進(jìn)行了專利保護(hù)，而且將GalNac側(cè)鏈合成全過程，每一步化學(xué)反應(yīng)均寫入專利的“權(quán)利要求”部分。其他人在美國想使用GalNac側(cè)鏈綴合小核酸，想要繞過專利保護(hù)進(jìn)行仿制將十分困難。但這些專利申請進(jìn)入國內(nèi)時，國內(nèi)專利評審認(rèn)為制備過程中的化學(xué)合成過程屬于常規(guī)化學(xué)合成手段不具有創(chuàng)新性，只授權(quán)了專利提交的最終GalNac側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的化合物專利，中間制備過程和化學(xué)方法大都未予授權(quán)。這就造成了一個有趣的現(xiàn)象，同樣的一個專利美國專利中30多頁的“權(quán)利要求書”，在國內(nèi)專利里變成了背景介紹。這對國內(nèi)企業(yè)繞開美國專利對GalNac側(cè)鏈綴合小核酸技術(shù)的保護(hù)留下一定的空間。國內(nèi)做GalNac側(cè)鏈me too和me better仿制的眾多企業(yè)因此有了很大的發(fā)揮空間，但是這同時也存在一定的風(fēng)險，至少有一部分GalNac側(cè)鏈me too和me better仿制的項(xiàng)目由于涉及專利問題是無法出海的，在美國打這種專利官司會非常麻煩。

LNP遞送系統(tǒng)領(lǐng)域以Patisiran為例，小核酸(ASO/siRNA)藥物和mRNA疫苗使用相似的LNP脂質(zhì)納米粒遞送系統(tǒng)。美國mRNA疫苗龍頭企業(yè)Moderna在 “LNP遞送系統(tǒng)”方面就有過專利和技術(shù)歸屬權(quán)問題的糾紛與爭議。2020年7月，美國專利及商標(biāo)局裁定Moderna敗訴，在新冠疫苗制造中使用的一項(xiàng)LNP類脂納米粒關(guān)鍵技術(shù)仍由加拿大公司Arbutus持有，駁回Moderna對該技術(shù)的專利主張。

以上諸多因素使得小核酸藥物開發(fā)中不得不將專利考慮在內(nèi)。

Summary：

現(xiàn)在談小核酸藥物替代傳統(tǒng)小分子和抗體還為時尚早，諾華Inclisiran上市之初價格應(yīng)該會非常昂貴，普通人絕對無法接受。而且目前小核酸藥物上游工業(yè)產(chǎn)能還無法支撐全世界眾多慢性病患者用藥需求。小核酸藥物的真正爆發(fā)還需要一段并不短暫的醞釀時間，但這出好戲大幕已經(jīng)徐徐拉開。

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