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摘要
小干扰RNA(siRNA)药物通过RNA干扰机制特异性沉默疾病相关基因,已成为继小分子药物和单克隆抗体之后的新一代治疗 modality。然而,复杂疾病往往涉及多条信号通路的交叉调控,单靶点干预难以实现理想的治疗效果。双靶点siRNA药物应运而生,通过单一分子同时沉默两个致病基因,提供协同治疗效应。本文系统综述双靶点siRNA的设计策略、技术平台及临床研究进展,重点分析GalNAc偶联双靶点siRNA在心血管疾病、肾脏疾病及肿瘤治疗中的应用前景,并探讨该领域面临的技术挑战与未来发展方向。
引言
RNA干扰(RNAi)现象的发现开启了基因沉默治疗的新纪元。自2018年全球首款siRNA药物Patisiran获批上市以来,已有8款siRNA药物进入临床应用,主要用于治疗遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性、急性肝卟啉症、原发性高草酸尿症等罕见疾病。这一类药物凭借“任何基因皆可靶向”的理论优势和持续数月的长效作用特征,正在重塑药物研发的格局。
然而,一个根本性的问题逐渐浮现:人类疾病,尤其是慢性复杂疾病,很少由单一基因的异常驱动。心血管疾病涉及脂质代谢紊乱与炎症反应的交互作用,IgA肾病是补体系统多通路异常激活的结果,肿瘤则依赖多条生存信号通路的协同支持。单靶点干预往往只能部分阻断致病网络,残留的“残余风险”成为治疗失败的常见原因。
正是在这一背景下,双靶点siRNA策略应运而生。与传统的联合用药不同,双靶点siRNA通过单一分子同时沉默两个致病基因,在药代动力学一致性、患者依从性和协同效应方面展现出独特优势。2025年,多款双靶点siRNA药物相继进入临床开发阶段,标志着这一领域从概念验证迈向临床转化。
本文将从siRNA技术基础出发,系统阐述双靶点siRNA的设计原理、技术平台和临床进展,并展望这一新兴治疗策略的未来图景。
siRNA技术基础与双靶点设计的逻辑演进
2.1 siRNA的作用机制与技术挑战
siRNA是一类长度约为21-23个核苷酸的双链RNA分子。其作用机制可概括为:在细胞内与RNA诱导沉默复合体(RISC)结合,其中guide链(反义链)通过碱基互补配对识别靶mRNA,引导RISC切割靶mRNA,从而在转录后水平阻断基因表达。
将这一天然机制转化为治疗药物,曾面临三大技术障碍。第一,裸露的siRNA在血液中半衰期不足10分钟,极易被血清核酸酶降解。第二,siRNA作为带负电的亲水性大分子(分子量约14 kDa),难以跨过细胞膜的脂双层。第三,即使进入细胞,大多数siRNA被内吞后滞留于内体/溶酶体 compartment,只有极少量(通常<1%)释放到细胞质中发挥作用。
2.2 化学修饰与递送技术的突破
过去二十年的技术迭代已系统性地解决了上述问题。在化学修饰方面,2′-O-甲基(2′-OMe)、2′-氟(2′-F)和硫代磷酸酯(PS)修饰成为主流策略。2′-OMe和2′-F通过取代核糖2′位的羟基,有效抵抗核酸酶水解并降低免疫原性;PS修饰将磷酸骨架的一个非桥接氧替换为硫原子,进一步增强核酸酶抗性并促进血浆蛋白结合,减缓肾脏清除。
在递送技术方面,GalNAc(N-乙酰半乳糖胺)偶联系统成为肝脏靶向的“金标准”。GalNAc是肝细胞表面去唾液酸糖蛋白受体(ASGPR)的高亲和力配体,偶联GalNAc的siRNA皮下注射后可被肝细胞高效摄取。目前所有已上市的皮下注射siRNA药物均采用这一技术。
2.3 从单靶点到双靶点:治疗理念的演进
尽管单靶点siRNA在罕见病治疗中取得了成功,但面对心血管疾病、肿瘤等复杂病理状态,其局限性逐渐显现。以动脉粥样硬化性心血管疾病为例,即使使用高效他汀或PCSK9抑制剂将低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)降至极低水平,患者仍存在显著的“残余风险”——这部分风险部分可归因于脂蛋白(a) [Lp(a)]的升高。同样,在IgA肾病中,补体系统的凝集素途径和替代途径均可独立驱动疾病进展,单一途径的阻断可能被另一途径的代偿性激活所抵消。
在这一背景下,双靶点siRNA策略的逻辑优势变得清晰:通过单一分子同时沉默两个致病基因,不仅可能产生协同治疗效应,还能规避代偿性反馈激活,为复杂疾病提供更全面的干预方案。
双靶点siRNA的设计策略
根据分子结构的不同,双靶点siRNA主要分为两种设计范式。
3.1 双载体与单分子策略
双载体策略是最直接的实现方式——将两个独立的siRNA分子物理混合后共同递送。这种策略的优势在于设计简单,两个siRNA可以分别独立优化序列和修饰模式,理论上可以灵活组合任意靶点。然而,其局限性同样明显:两个siRNA分子在体内的药代动力学特征可能存在差异,难以保证在靶组织中的同步暴露;此外,分别生产的复杂性也会推高生产成本。
单分子策略则将两个siRNA的功能整合到一个分子中。这一策略进一步分为两种技术路线:其一,双链融合设计,在一个双链RNA分子上同时携带针对两个靶点的guide链;其二,双价设计,将两个siRNA“臂”连接在同一骨架上。单分子策略的核心优势在于药代动力学的一致性和生产流程的简化,但对分子设计和化学修饰提出了更高的要求。
3.2 双特异性siRNA:以YAP1/WWTR1为例
2025年发表的一项研究展示了双特异性siRNA(bispecific siRNA)的巧妙设计。YAP1和WWTR1(又称TAZ)是Hippo信号通路中功能互补的两个转录共激活因子,在多种癌症和纤维化疾病中异常激活。由于两者在mRNA水平上存在一段高度同源的保守序列,研究人员设计了一条guide链可同时靶向两个基因的共有序列,实现“一个guide链,双重沉默”。
这种设计的精妙之处在于,它保留了经典siRNA的简单结构(一对双链),无需复杂的分子工程,即可实现双靶点沉默。体外实验显示,先导化合物bsYW-61可在人、食蟹猴、小鼠和大鼠细胞系中同时高效沉默YAP1和WWTR1,且通过RNA测序验证了优异的选择性。这一策略为靶向同源基因家族提供了通用范式。
3.3 GalNAc偶联的双价siRNA平台
对于靶向无同源性序列的两个基因,则需要更复杂的分子设计。大睿生物开发的“即插即用”(plug-and-play)技术平台代表了这一方向的最新进展。该平台基于GalNAc递送系统,通过化学连接子将两个完整的siRNA分子偶联在同一骨架上,形成双价结构。这一设计的优势在于:GalNAc部分确保肝细胞靶向递送,而双价结构允许两个siRNA独立设计、协同作用。
更为重要的是,该平台支持模块化组装。一项独立研究报道了基于点击化学(click chemistry)的模块化合成策略:分别合成携带叠氮基团(DL05)和炔基团(B13)的两个GalNAc-siRNA模块,通过点击反应高效连接形成双靶点siRNA。这一方法具有良好的可扩展性,可根据疾病需求快速组装不同的靶点组合。
临床进展与应用领域
2025年是双靶点siRNA药物从实验室走向临床的关键转折年。多款候选药物进入或完成临床试验申报,覆盖心血管、肾脏病和肿瘤等多个重大疾病领域。
4.1 心血管疾病:PCSK9-LPA双靶向siRNA
动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)是全球首位死亡原因。PCSK9和LPA是经过遗传学验证的两个独立危险因子:PCSK9通过促进LDL受体降解升高LDL-C,而Lp(a)则是一种具有促血栓、促炎症特性的脂蛋白颗粒,其血浆水平主要由LPA基因决定。现有药物只能分别干预其中一个靶点,尚无同时降低LDL-C和Lp(a)的单分子药物。
2025年12月,大睿生物宣布其自主研发的RN5681(GalNAc偶联双靶向siRNA,靶向PCSK9和LPA)向澳大利亚人类研究伦理委员会提交临床试验申请,预计2026年第一季度启动I期临床试验。RN5681的目标是将两个心血管风险因素“一药双控”,实现深度、持久的血脂改善。临床前数据显示,该药物可能支持每6-12个月给药一次——这意味着患者每年仅需注射1-2次,相较于现有PCSK9单抗每2-4周一次的给药频率,依从性将得到革命性提升。
几乎同时,迈威生物与Kalexo Bio达成关于2MW7141(双靶点siRNA,用于血脂异常)的授权合作,潜在交易总额高达10亿美元。这一交易的体量反映了产业界对双靶点siRNA心血管应用的强烈预期。
4.2 IgA肾病:补体双通路阻断
IgA肾病是全球最常见的原发性肾小球肾炎,超过半数的患者在确诊20年内可能进展为终末期肾病。补体系统的异常激活是该病的关键致病机制——凝集素途径和替代途径均可介导肾小球损伤,且两条途径可能存在代偿性交叉激活。
2025年9月,前沿生物在第18届国际IgA肾病研讨会上发布了FB7011的临床前数据。FB7011是一款同时靶向MASP-2(凝集素途径关键蛋白)和CFB(替代途径关键蛋白)的双靶点siRNA。在食蟹猴模型中,单次皮下给药(6 mg/kg)即可使两个靶标蛋白的抑制率均超过95%,且抑制效果可持续12周以上,预示人体中可能支持每4-6个月给药一次。
更为重要的是,在食蟹猴IgA肾病模型中,FB7011显著改善了尿蛋白-肌酐比(uPCR)和估算肾小球滤过率(eGFR),同时减轻了肾脏病理损伤。这一“双途径拦截”的设计邏輯在机制上具有创新性——现有小分子或抗体药物尚无法实现同时对两条补体通路的精准干预。
4.3 肿瘤治疗:化疗-基因治疗协同
双靶点siRNA在肿瘤领域的应用呈现不同范式——不仅靶向两个致病基因,也可实现化疗与基因治疗的协同递送。一项2025年发表的研究报道了GalNAc修饰的聚合物胶束系统,同时递送lenvatinib(多激酶抑制剂)和靶向COP1的siRNA用于肝细胞癌治疗。
COP1是一种在肝癌中过表达的E3泛素连接酶,通过降解p53等肿瘤抑制因子促进肿瘤进展。在该研究中,GalNAc修饰确保胶束被肝癌细胞特异性摄取,siRNA沉默COP1后可增强肝癌细胞对lenvatinib的敏感性。在肝原位癌小鼠模型中,该联合递送系统实现了73.34%的肿瘤抑制率,而游离lenvatinib仅为31.38%。这一策略展示了双靶点siRNA在精准化疗增敏方面的潜力。
4.4 其他在研管线与适应症
除上述进展外,双靶点siRNA的应用边界正在持续扩展。在代谢性疾病领域,针对多个脂代谢调控节点的双靶点设计正在探索中;在纤维化疾病领域,靶向TGF-β通路多个组分的双靶点siRNA进入临床前研究阶段;在神经退行性疾病领域,尽管血脑屏障递送仍是挑战,但局部给药策略已显示出可行性。
挑战与展望
5.1 技术瓶颈:肝外递送与脱靶效应
尽管双靶点siRNA在肝脏靶向领域取得显著进展,肝外递送仍是制约其应用拓展的核心瓶颈。目前,GalNAc-ASGPR系统的高效性高度依赖肝脏的天然过滤功能和高血流量,这些特征在其他组织(如肾脏、肌肉、中枢神经系统)难以复现。针对肝外靶点的递送,C16亲脂性修饰、抗体-siRNA偶联物等策略正在探索中,但递送效率与肝脏靶向仍有数量级差距。
另一挑战是脱靶效应的放大风险。双靶点siRNA涉及两条guide链,每一条都可能与非靶mRNA发生部分互补配对,导致非预期的基因沉默。此外,化学修饰虽可降低免疫原性,但不当修饰可能影响RISC装载效率和靶向特异性。因此,双靶点siRNA的序列筛选和修饰优化需要比单靶点分子更为审慎。
5.2 产业趋势:跨境交易与平台化布局
2025年双靶点siRNA领域见证了密集的跨境交易。迈威生物与Kalexo Bio的交易(潜在总额10亿美元)是典型代表——交易标的尚处于临床前阶段,但凭借“非LNP递送系统”和“双靶点协同调控”的差异化定位获得了高价值认可。
这一交易模式反映了中国创新药企在全球siRNA竞争中的新策略:利用自身在化学合成和分子设计方面的优势完成早期发现,通过对外授权获取现金流并借助合作伙伴的临床开发和商业化能力实现全球化。大睿生物成立仅四年即推动4个项目进入临床,累计融资约2亿美元,展现出RNAi领域“平台型公司”的快速扩张能力。
5.3 未来方向:多靶点与人工智能辅助设计
双靶点siRNA的成功为多靶点设计奠定了基础。理论上,通过更复杂的分子工程,可构建同时靶向3个甚至更多致病基因的多价siRNA,为共病(如糖尿病合并心血管疾病、肥胖合并非酒精性脂肪性肝炎)提供“一药多治”的方案。
在技术层面,人工智能的介入有望加速序列设计和修饰优化。当前siRNA序列筛选仍依赖大规模实验,高质量训练数据的缺乏限制了预测模型的准确性。未来,通过标准化的活性评估平台积累大规模数据,结合深度学习模型,有望实现“序列-修饰-活性-安全性”的多目标协同优化,大幅降低双靶点siRNA的研发成本和时间。
结语
双靶点siRNA药物的崛起,标志着RNA干扰治疗从“单一基因精准打击”向“致病网络协同调控”的范式升级。2025年多款候选药物进入临床开发,验证了这一策略从概念到技术的可行性。心血管领域的PCSK9-LPA双靶向、肾脏病的补体双通路阻断、肿瘤的化疗-基因协同治疗,分别代表了双靶点siRNA的不同应用范式。
这一领域的成熟依赖于三个支点的协同推进:化学修饰技术保障分子的稳定性和安全性,递送系统决定药物在靶组织的富集效率,而精准的靶点选择则从根本上决定治疗的生物学逻辑。随着这些技术的持续迭代,双靶点siRNA有望在更广泛的疾病领域兑现其治疗潜力,为复杂疾病患者提供“一针长效、多靶协同”的全新治疗选择。
参考文献
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