【专家报告】马兴泉博士：小核酸药物研发中的药物化学

2023-03-31

会见量：

2023年3月24号，，，，，，CA88生化学部高级副总裁马兴泉博士在IDC2023第四届化学新药与改良型新药研发论坛中做了主题为《小核酸药物研发中的药物化学》的报告。。。

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嘉宾先容

马兴泉博士 CA88化学部高级副总裁

中国科学院上海有机化学研究所生命有机国家重点实验室获得博士学位，，，，，，美国国家卫生研究总署(NIH)会见学者，，，，，，曾担当美国斯克利普斯研究所（TSRI）副研究员。。。拥有20多年企业药物研发履历。。。马博士配景是糖化学，，，，，，在糖化学与生物学领域有较为普遍的研究，，，，，，对中草药活性因素皂甙的疏散、提取以及化学合成积累了较为富厚的知识和履历，，，，，，对前沿领域的多糖大分子缀合物例如糖脂、糖肽、糖卵白的合成以及生物活性有多年的研究与积累。。。在海内外焦点期刊揭晓20多篇学术论文，，，，，，包括JACS, ANGEW, LANGMUIR, OBC, JMCL等。。。马博士2018年加入CA88，，，，，，搭建南汇研发中心团队，，，，，，领衔建设了CA88PROTAC、ADC、小核酸等药物研发平台，，，，，，对多个前沿药物研发领域有深入的钻研和看法。。。

01 小核酸药物的历史

小核酸药物的生长基于1940年DNA的发明，，，，，，在这八十多年的时间里有以下几个要害的节点：

1998年FDA批准了首款ASO药物Fomivirsen，，，，，，用于治疗巨细胞病毒(CMV)视网膜炎；；；；

2004年全球首款核酸适配体药物Macugen获批上市，，，，，，靶向VEGFR，，，，，，用于治疗晚年湿性黄斑变性；；；；

2018年全球首款 siRNA药物Onpattro (Patisiran)由FDA批准上市,用于由 hATTR 引起的多发性神经病患者的治疗。。。

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可以看到小核酸药物的生长历史称得上厚积薄发，，，，，，并且最近小核酸药物的火热已经凌驾了PROTAC和ADC，，，，，，成为药物研发届的新骄子。。。由于小核酸药物的机制是在遗传物质的基础层面解决问题，，，，，，这一点比照古板小分子药物和抗体药物具有重大的优势，，，，，，以是随着对小核酸药物的开发一直深入，，，，，，未来会有更多的一经以为不可成药的靶点被攻克。。。

02 小核酸药物的研发焦点是药物化学

小核酸药物包括siRNA, miRNA, Antisense oligo, CpG oligo, Aptamer等，，，，，，其药物研发历程并不像我们想象的那么重大，，，，，，它着实是一个很简朴直观的皆是可以通过药物化学要领合成的化学药物，，，，，，以是小核酸药物的药物研发主要围绕化学合成和化学修饰这两个重心。。。

阻止现在，，，，，，已经有16款小核酸药物获批上市，，，，，，主要以ASO为主，，，，，，但近几年siRNA的数目有增添趋势，，，，，，其中肝靶向的小核酸药物较量多，，，，，，应用规模也更普遍。。。

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第一个小核酸药物Fomivirsen，，，，，，也就是之前说的1998年的第一个ASO药物，，，，，，与自然核苷酸相比，，，，，，对2位的羟基举行了脱氧，，，，，，用硫取代了磷酸上的氧，，，，，，这就是小核酸药物中最基础的化学修饰，，，，，，被称为第一代化学修饰的磷酸骨架修饰。。。

2004年的第一个适配体药物Pegaptanib在核糖上加了一个甲氧基.jpg

2004年的第一个适配体药物Pegaptanib在核糖上加了一个甲氧基。。。

2016年获批上市的PMO药物Eteplirsen中用以毗连的磷酸修饰成了磷-氮.jpg

2016年获批上市的PMO药物Eteplirsen中用以毗连的磷酸修饰成了磷-氮，，，，，，与之类似的PMO已经有3个获批上市

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2018年获批上市的Patisiran是第8个乐成上市的核酸药物，，，，，，也是第一个siRNA，，，，，，由于它是双链的RNA结构，，，，，，以是化学结构上显着比ASO和PMO要重大得多。。。

在这段时间里，，，，，，除了siRNA横空出生，，，，，，用乙二醇对单体举行修饰刷新的小核酸药物上市较量集中，，，，，，这也是第二代化学修饰。。。

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2019年的Givosiran是第一个用到GalNAc递送系统的siRNA，，，，，，关于整个核酸药物的研发具有划时代的意义。。。差别于之前LNP脂质体递送系统，，，，，，GalNAc的三个氨基半乳糖显示出了高度的选择性和靶向性，，，，，，在肝脏中具有靶点特异性。。。

现在尚有一种在研的是cEt Containing Gapmer，，，，，，结构较量重大，，，，，，仍处在探索研究阶段。。。

对小核酸药物举行化学修饰有利于提高药物的稳固性、使用度，，，，，，甚至对药效药代也有提升。。。随着对化学修饰手艺的更新换代，，，，，，小核酸药物的药物活性也获得了一直地提升，，，，，，主要体现在给药频率和剂量上。。。

03 核酸药物的递送系统

现在递送系统的种类也越来越多，，，，，，这里统计展示了9种递送系统：

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这里许多种类型还没有经由市场的乐成磨练，，，，，，像第三种用抗体桥接做siRNA的递送系统现在还没有上市的药物，，，，，，但已经有许多人在研究了。。。我们重点照旧讲讲LNP和GalNAc。。。

LNP在人体内具有免疫原性且为改变性状的脂质体不可靶向递送药物，，，，，，LNP中胆固醇占较量大，，，，，，由于微观结构上看，，，，，，胆固醇的骨架大，，，，，，水溶性较量弱，，，，，，能撑起球形、盘型的结构。。。

GalNAc不体现出免疫原性，，，，，，以是越发清静。。。GalNAc靶向肝细胞上的ASGPR位点，，，，，，可通过内吞作用被吸收，，，，，，副作用更小。。。

04 CA88核酸药物研发履历

CA88核酸药物研发效劳平台是集成了药物发明、生产和临床前研究的一体化综合性平台，，，，，，可以完成核酸药物的化学合成和修饰、体内外pkpd的检测。。。经由快要4年的研发历程，，，，，，CA88核酸药物研发效劳平台积累了富厚的履历，，，，，，现在有凌驾10个的on going项目，，，，，，凌驾50个致力于核酸药物研发的化学家组成科研团队，，，，，，构建了凌驾100个可使用的单体。。。

基于严谨的科学态度、开放的手艺平台、富厚的研发履历和先进的仪器装备，，，，，，我们可以知足行业关于前沿立异核酸药物的研发需求

05 寡核苷酸化学合成的流程

寡核苷酸化学合成的流程.jpg

总体来说，，，，，，每新增一个碱基需要履历一下4个办法：DET、CPL、CAP、OXI。。。

1. 脱；；；；ぃ―eprotection, DET）：将预先毗连在固相载体CPG上的活性基团被；；；；さ暮塑账嵊肴纫宜岱从Γ，，，，，脱去其5'-羟基的；；；；せ臘MT，，，，，，获得游离的5'-羟基；；；；

2. 缩合毗连（Coupling, CPL）：将亚磷酰胺；；；；ず塑账岬ヌ逵牖罨了牡蚧煜，，，，，获得核苷亚磷酸活化中心体，，，，，，与溶液中游离的5'-羟基爆发缩合反应；；；；

3. 加帽反应（Capping，，，，，，CAP）：缩合反应中可能有少少数5'-羟基没有加入反应(少于2%)，，，，，，可用乙酸酐和1-甲基咪唑终止合成，，，，，，这种短片断可以在纯化时疏散掉；；；；

4. 氧化稳固（Oxidation, OXI）：在氧化剂的作用下，，，，，，亚磷酰形式转变为更稳固的磷酸三酯，，，，，，使DNA磷酸骨架更稳固。。。

重复以上循环直到需要合成的碱基所有毗连完成，，，，，，然后进入Ammonolysis氨解反应。。。

氨解反应通过差别的仪器也有两种反应，，，，，，一种是气相的，，，，，，一种是液相的。。。氨解后需要举行冻干或者超离心，，，，，，用去离子水洗涤，，，，，，再举行剖析和纯化。。。注重，，，，，，在这些办法里，，，，，，水的含量需要重点关注。。。由于水的含量若是过高，，，，，，容易爆发副反应，，，，，，关于效果会爆发不良影响。。。

关于寡核苷酸的剖析CA88主要使用UPLC和HPLC这两种仪器。。。HPLC的检测效果纯度一样平常可以抵达80%以上，，，，，，UPLC和QTOF联用检测的纯度也是80%以上。。。这里我们可以看到试验效果的峰值图谱，，，，，，一样平常小于500 ppm的效果都是准确的。。。

纯化会用到制备HPLC，，，，，，纯化后核酸药物样品的浓度能抵达98%以上。。。第二种要领是是用AEX HPLC，，，，，，阴离子交流高效液相色谱纯化的寡核苷酸必需没有多余的盐，，，，，，这一点很容易通过使用脱盐柱实现。。。

这是一个合成siRNA的例子：

这是一个合成siRNA的例子.jpg

可以看到经由制备HPLC纯化后siRNA的纯度抵达了92%，，，，，，图谱上的峰型没有那么尖锐，，，，，，事实上这跟最左边5’上的磷-硫键有关，，，，，，可能泛起的手性结构导致数据的效果不完善。。。

06 CA88核酸药物研发效劳平台

CA88可以提供单体合成、修饰；；；；寡核苷酸合成；；；；递送系统合成以及寡核苷酸偶联物的合成。。。已经建成的siRNA库，，，，，，不但有富厚的单体库存，，，，，，并且拥有重大的单体合成砌块库，，，，，，可以快速完成种种修饰单体的合成。。。CA88拥有专业的小核酸药物的研发团队可以提供高效快捷地研发效劳；；；；已有多个siRNA药物FTE项目完成和举行中。。。

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