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突破藥研壁壘:病毒、脂質(zhì)體、外囊泡、ADC

根據(jù)細(xì)胞外囊泡(EVs)的生物合成或釋放途徑,可以對(duì)囊泡進(jìn)行分類:外泌體(exosomes)、微粒/微囊泡(microparticles/microvesicles)、凋亡小體(apoptotic body/bleb)、腫瘤小泡(large oncosomes),以及其他各種EV亞群。外囊泡膜可抵抗胞外環(huán)境核酸酶的降解作用,因此可作為小分子核酸藥物載體,這方面的應(yīng)用已有大量文獻(xiàn)報(bào)道。

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幾種外囊泡對(duì)比

目前,產(chǎn)業(yè)界用以載體開發(fā)的外囊泡(EVs)主要有三種:人源工程化外泌體、人類間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)來(lái)源的外泌體和紅細(xì)胞/血小板等無(wú)核細(xì)胞來(lái)源的外泌體。工程化外泌體因?yàn)榭梢孕揎椘浒邢虿⑶姨嵘幬镅b載效率,目前是產(chǎn)業(yè)界的主流。MSCs來(lái)源的外泌體大約40-80nm大小,可以遞送20-30 bp微小RNA,紅細(xì)胞來(lái)源的外泌體由于受到紅細(xì)胞本身特質(zhì)的影響最長(zhǎng)可以攜帶30 kb的DNA。

2偶聯(lián)靶向遞送:自由搭配靶頭,高壁壘“生物導(dǎo)彈”

與載體遞送方式不同的是,偶聯(lián)靶向技術(shù)是用一個(gè)Linker(連接子)將藥物和具備靶向遞送功能的分子相連接,形成的具有靶向遞送功能的偶聯(lián)藥物。最常見(jiàn)的如有ADC藥物,最早被開發(fā)應(yīng)用為“生物導(dǎo)彈”,利用生物大分子(抗體)的特異性,定向把小分子毒素(非特異性)送到病灶(如癌細(xì)胞),實(shí)現(xiàn)特異性殺滅癌細(xì)胞,而不影響正常細(xì)胞。

ADC藥物的起源可以追溯到1980年,最初的設(shè)想是將單克隆抗體靶向治療與傳統(tǒng)化療相結(jié)合,使其在抗癌方面既具有靶向的高度選擇性,又具有化療的強(qiáng)大殺傷力。

目前,ADC藥物主要由抗體-Linker(連接子)-藥物三部分構(gòu)成。其中,Linker連接的藥物多為細(xì)胞毒素,毒素相當(dāng)于彈頭,用于殺傷腫瘤細(xì)胞;抗體相當(dāng)于制導(dǎo)裝置,將毒素精確導(dǎo)航到靶點(diǎn);連接子將抗體與毒素相連接,在細(xì)胞內(nèi)釋放毒素。

根據(jù)Nature預(yù)測(cè),2020年以前上市的10款A(yù)DC產(chǎn)品到2026年銷售總額將超過(guò)164億美元。國(guó)內(nèi)ADC市場(chǎng)在2020年啟動(dòng),預(yù)計(jì)2024年及2030年分別達(dá)到74億及292億人民幣的規(guī)模,2024年至2030年復(fù)合年增長(zhǎng)率為25.8%。

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偶聯(lián)靶向遞送的幾種藥物形態(tài)

除了ADC,近年來(lái)還出現(xiàn)了多肽偶聯(lián)藥物(PDC),它和抗體偶聯(lián)藥物(ADC)類似,將其抗體-Linker(連接子)-藥物三部分中的“抗體”替換成了“多肽”,同樣可以具備靶向遞送功能。

PDC通過(guò)一個(gè)可分解的Linker將特定的多肽序列與細(xì)胞毒素共價(jià)結(jié)合,以提高局部細(xì)胞毒素濃度的形式靶向患病組織,減輕非疾病組織中的毒性效應(yīng),減輕不良反應(yīng),達(dá)到增效減毒的目的。

PDC整合了多肽的優(yōu)勢(shì),具有較小的分子量,可生物降解的同時(shí)不會(huì)引起免疫原性反應(yīng)。通過(guò)修飾肽鏈的氨基酸序列,可改變PDC共軛疏水性和電離性質(zhì),解決水溶性差、代謝不及時(shí)等問(wèn)題,同時(shí)促進(jìn)細(xì)胞和組織通透性,攻克了小分子藥物由于理化性質(zhì)欠佳在臨床開發(fā)中磨損率高的難題。一些特定的多肽載體還能克服腫瘤耐藥性,以及實(shí)現(xiàn)跨血腦屏障的藥物遞送。此外,相比于ADC技術(shù),多肽偶練藥物PDC具有多種產(chǎn)業(yè)性優(yōu)勢(shì),例如更好的均一性,更低的生產(chǎn)成本和周期等。


不止ADC、PDC藥物可以作為“生物導(dǎo)彈”,臨床上還有抗體細(xì)胞偶聯(lián)藥物(ACC)、病毒樣藥物偶聯(lián)物(VDC)、抗體片段偶聯(lián)藥物(FDC)、抗體寡核苷酸偶聯(lián)物(AOC)、抗體免疫刺激偶聯(lián)物(ISAC)、抗體生物聚合物偶聯(lián)物(ABC)等偶聯(lián)藥物都可以實(shí)現(xiàn)遞送功能,但在這些領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)研究比較少,所以本文不做過(guò)多解讀。

除了偶聯(lián)藥物,還有一些直接提供“連接體(Linker)”的遞送技術(shù)。例如通過(guò)設(shè)計(jì)組裝核苷酸形成特定藥物載體,使其與目標(biāo)分子(包括具有靶向功能的大分子)的底層核酸序列偶聯(lián),成為具備特定靶向遞送功能的核酸藥物。

相較于ADC、PDC藥物,納米核酸載體能夠?qū)崿F(xiàn)多靶向適配體掛載,提升適配體介導(dǎo)藥物與靶細(xì)胞特異性結(jié)合;通過(guò)接頭設(shè)計(jì)確保靶向適配體不折疊,立體構(gòu)象完整,保證了適配體介導(dǎo)的特異性和親和力;且靶向適配體和藥物整體分子量比值合理,提高了適配體介導(dǎo)藥物與靶細(xì)胞特異性結(jié)合幾率。納米核酸載體可以以序列延展方式掛載核苷酸片段和大部分N環(huán)類化藥等。

國(guó)內(nèi)藥物遞送先行者:藥企們都使用哪些遞送技術(shù)?

了解了遞送技術(shù)的多種多樣,那么國(guó)內(nèi)有哪些企業(yè)正在這個(gè)賽道發(fā)力呢?

首先,從病毒載體方面來(lái)看,基本上國(guó)內(nèi)從事基因治療的藥企普遍采用都是病毒載體,包括有奧源和力、至善唯新、輝大基因、信念醫(yī)藥、安龍生物等近20家國(guó)內(nèi)藥企正在使用病毒載體進(jìn)行基因療法開發(fā)。

另一方面,國(guó)內(nèi)也有不少提供專業(yè)病毒包裝技術(shù)服務(wù)的CRO/CDMO,例如有源興基因、吉?jiǎng)P基因、和元基因、白澤生物、漢恒生物、賽業(yè)生物等10余家企業(yè),都能輸出品類多樣的臨床用病毒載體。

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值得介紹的是,本導(dǎo)基因自主研發(fā)的一種類病毒(VLP)遞送技術(shù),遞送載體是一種介于病毒載體與非病毒載體之間的類病毒體,利用mRNA莖環(huán)結(jié)構(gòu)與噬菌體衣殼蛋白特異識(shí)別的原理,通過(guò)病毒工程技術(shù),將病毒和mRNA兩者的優(yōu)點(diǎn)完美地結(jié)合起來(lái),創(chuàng)造了新型遞送技術(shù)VLP-mRNA。類病毒載體一方面借助了病毒的外殼,使得其感染細(xì)胞的效率特別高,另一方面,則基于mRNA的自身瞬時(shí)性的特點(diǎn),能讓基因編輯治療更加安全可控,降低脫靶效應(yīng)。據(jù)悉,本導(dǎo)基因的VLP已經(jīng)進(jìn)入了臨床IIT階段。

與病毒載體和基因治療的強(qiáng)關(guān)聯(lián)不同,脂質(zhì)體(LNP)作為遞送載體,與之關(guān)聯(lián)的不僅有前沿的mRNA疫苗,還有各類抗癌化療藥物,以及對(duì)藥物緩釋、藥物吸收有需求的臨床藥物都可以采用脂質(zhì)體(LNP)作為遞送載體。

例如,競(jìng)諾擇生物在基礎(chǔ)的脂質(zhì)體(LNP)技術(shù)之上,創(chuàng)新研發(fā)了一種“多藥脂質(zhì)體技術(shù)”,通過(guò)控制脂質(zhì)體的載藥量和釋放速度,在保證療效的前提下降低藥物副作用;再通過(guò)修飾脂質(zhì)體的表面,提高脂質(zhì)體的靶向性,控制藥物在體內(nèi)的分布和作用時(shí)間。該技術(shù)能夠讓聯(lián)合使用的藥物在體內(nèi)的分布和半衰期發(fā)生變化,藥物在體內(nèi)分布將趨向一致,以此改善藥物的代謝行為,增強(qiáng)聯(lián)合化療的協(xié)同作用,彌補(bǔ)現(xiàn)有方法的不足,提高治療效果。

不過(guò)圍繞脂質(zhì)體(LNP)最前沿的研究還是建立在核酸疫苗之上,因?yàn)橐呙缱⑸浔旧韺?duì)其靶向性要求不高,所以成為核酸疫苗注射首選的藥物載體。在國(guó)內(nèi),深信生物、傳信生物圍繞RNA藥物(多為疫苗)展開的研究都是借助了脂質(zhì)體(LNP)作為遞送載體,脂質(zhì)體(LNP)成為傳染疾病mRNA疫苗最具潛力的遞送技術(shù)。

其中,深信生物采用的脂質(zhì)體(LNP)是一種可離子化陽(yáng)離子的脂質(zhì)納米粒,內(nèi)部可以很好負(fù)載核酸藥物,相對(duì)于AAV病毒載體,這種載體具備更大的遞送空間和更好的重復(fù)遞送性。

另外,值得一提的還有渤因生物,該公司圍繞核酸(DNA)藥物/基因治療展開創(chuàng)新藥研發(fā),采用的卻不是病毒載體,而是一種非病毒可重復(fù)遞送的藥物載體。據(jù)了解,該非病毒載體正是基于脂質(zhì)體(LNP)基礎(chǔ)之上研發(fā)而來(lái)針對(duì)DNA遞送特異優(yōu)化的創(chuàng)新載體。

其次在外囊泡載體方面,目前國(guó)內(nèi)主要有恩澤康泰、博泌生物、宇玫博生物等企業(yè)正在做相關(guān)研究。其中,恩澤康泰主要是基于外囊泡中外泌體一類型作為大分子遞送載體,通過(guò)工程化改造的方式對(duì)外泌體進(jìn)行改性,大幅提高了外泌體攜帶特定有效成分,包括多肽、蛋白質(zhì)、核酸藥物的載量,并實(shí)現(xiàn)特定器官的選擇性遞送。

而博泌生物采用的是紅細(xì)胞外囊泡(RBCEV)載體遞送,公司先從O型血捐獻(xiàn)者的血液中分離紅細(xì)胞,在體外誘導(dǎo)使其分泌RBCEVs,然后經(jīng)過(guò)純化得到高純度的RBCEVs。RBCEV可以裝載多達(dá)30kb的DNA片段,以及mRNA、反義寡核苷酸、siRNA等其他核酸藥物。由于紅細(xì)胞自身沒(méi)有細(xì)胞核和線粒體,也保證了分泌后的RBCEVs中核酸量含量極少,形成天然的空白核酸運(yùn)載載體。

除了前文提及的載體制劑遞送,中國(guó)從事ADC藥物研發(fā)的企業(yè)超過(guò)20家,包括有榮昌生物、樂(lè)普生物、康諾亞、嘉和生物等;從事PDC藥物研發(fā)的另有安醫(yī)生命科技(N1 Life)、泰爾康醫(yī)藥、主流生物、同宜醫(yī)藥、盛諾基醫(yī)藥等不到10家,該領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)還處于開發(fā)的洼地,研究公司并不多見(jiàn)。

例如,安醫(yī)所使用的Linker連接的多肽不僅能夠靶向腫瘤微環(huán)境,使藥物腫瘤形成富集,讓腫瘤組織內(nèi)部藥物富集,從而提高藥效濃度、藥物吸收效率,降低藥物毒副作用,同時(shí)還利用多肽載體克服腫瘤的多重耐藥性,甚至擴(kuò)大原始藥物的適應(yīng)癥;康源久遠(yuǎn)用linker鏈接PEG化的毒素,克服了傳統(tǒng)ADC耦聯(lián)技術(shù)的隨機(jī)性缺陷。

 

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百藥智達(dá)的納米核酸藥物合成工藝

最后,值得介紹的還有一家專門從事遞送技術(shù)服務(wù)的藥企——百藥智達(dá),該公司以核苷酸和修飾物為材料,仿生tRNA人工合成多條寡核苷酸RNA或DNA鏈,遵循堿基配對(duì)原理自主裝配成T型藥物載體系列;該載體動(dòng)態(tài)粒徑約10nm(掛載藥物和靶向后約15nm),呈穩(wěn)定超螺旋結(jié)構(gòu)立體構(gòu)象,具有優(yōu)良熱力學(xué)、酸堿、血液生理、酶學(xué)穩(wěn)定性;同時(shí),百藥智達(dá)開發(fā)出系列序列延展、綴合、偶合方法,可以高效掛載各類靶頭及藥物效應(yīng)分子,靈活成藥。

后記:沒(méi)有最好的載體,只有最適合的遞送技術(shù)

遞送技術(shù)在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中是一個(gè)非常大的盤子,從我們前文的研究可以看到,每一種遞送技術(shù)幾乎都有與之對(duì)應(yīng)的契合的研發(fā)藥物。例如,核酸藥物最常見(jiàn)的是采用病毒載體,究其緣由是病毒載體的感染能力高、宿主范圍廣、同時(shí)表達(dá)多個(gè)基因等優(yōu)勢(shì)都很適用于核酸藥物的運(yùn)載。

當(dāng)然,圍繞病毒載體本身的短板,也成為前沿科學(xué)家們致力于克服的地方,病毒的不可重復(fù)遞送性、隨機(jī)整合風(fēng)險(xiǎn)等,也就誕生出了諸如類病毒(VLP)載體類型,以及像渤因生物一樣嘗試用非病毒載體克服AAV病毒短板進(jìn)行基因治療的企業(yè)。

提到非病毒載體,脂質(zhì)體(LNP)則成為產(chǎn)業(yè)的寵兒,基于被遞送藥物的屬性差異,藥企開始圍繞脂質(zhì)體進(jìn)行的各類升級(jí),以高效適應(yīng)遞送目標(biāo)藥物,納米脂質(zhì)體、陽(yáng)離子納米乳、多藥脂質(zhì)體等,成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大方向。由于脂質(zhì)體(LNP)的非主動(dòng)靶向性,目前成為核酸疫苗的首選遞送技術(shù),強(qiáng)大的可離子化磷脂化學(xué)結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化能力,以及解速度快,產(chǎn)量高等優(yōu)勢(shì),未來(lái)的應(yīng)用前景巨大。

相較病毒和脂質(zhì)體(LNP)而言,天然的外囊泡則可以被認(rèn)為最前沿的第三代遞送技術(shù)。不僅易于設(shè)計(jì)靶向性,還能天然運(yùn)載大分子,且低免疫原性,有望彌補(bǔ)現(xiàn)有遞送技術(shù)的不足,成為獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的給藥系統(tǒng)。然而,目前國(guó)內(nèi)從事該領(lǐng)域的企業(yè)并不多,技術(shù)工藝也需要進(jìn)一步完善。不過(guò)據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露,目前國(guó)內(nèi)諸多藥企已經(jīng)開始嘗試使用外囊泡遞送技術(shù)替代原有遞送方式,以提高藥物遞送效率等相關(guān)屬性。

最后是我們提及小分子藥物,可以偶聯(lián)單抗、多肽等形成靶向藥物,定向?qū)Ш降讲∽儯ǘ酁槟[瘤)部位。與此同時(shí),連接小分子藥物和大分子單抗/多肽的linker也可以成為科學(xué)家們優(yōu)化的對(duì)象,以及如何提高這些偶聯(lián)藥物的均一性,也是前沿藥企需要解決的問(wèn)題。所以,也有藥企嘗試直接構(gòu)建核酸載體,將需要運(yùn)載的藥物直接“回歸”到核苷酸序列本身,與納米核酸載體相連形成穩(wěn)定的核酸復(fù)合物,解決藥物遞送均一性問(wèn)題。

綜上所述,醫(yī)藥界對(duì)遞送技術(shù)的探索是永無(wú)止境的,永遠(yuǎn)在研究更為高效、完美的遞送系統(tǒng)。遞送系統(tǒng)與醫(yī)藥是協(xié)同發(fā)展,遞送在醫(yī)藥領(lǐng)域無(wú)處不在,也將是醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展中一個(gè)永恒的話題。

特別鳴謝:

百藥智達(dá)合伙人 魏鴻

競(jìng)諾擇生物創(chuàng)始人 馮皓

恩澤康泰CEO 孔關(guān)義

深信生物創(chuàng)始人 李林鮮

渤因生物創(chuàng)始人 潘雨堃

Carmine Therapeutic聯(lián)合創(chuàng)始人 史家海

科凝生物創(chuàng)始人 余渝

本導(dǎo)基因創(chuàng)始人 蔡宇伽

安醫(yī)生命科技(N1 Life)創(chuàng)始人 臧曉羽

康源久遠(yuǎn)CEO 劉樹民

和度生物......

作者:王嬋

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