迄今為止，基于核酸的藥物研發(fā)和應用最先進的領域應該是治療由特定基因突變引起的罕見病，多款藥品已經(jīng)獲批上市，如渤?。˙iogen）治療脊髓性肌肉萎縮癥的Spinraza，以及賽諾菲/Alnylam治療hATTR淀粉樣變性疾病的Onpattro等。但寡核苷酸和基因療法的成熟，以及基因編輯革命的誕生，正在刺激心血管和代謝疾病領域的創(chuàng)新。
最近的生物技術交易流表明，以核酸為基礎的藥物開發(fā)正在通過靶向與疾病風險相關的基因靶點（如PCSK9、脂蛋白（a）[Lp（a）]和ANGPTL3）轉向心血管和代謝疾病領域，面向更廣泛的患者群體。目前可見的趨勢是，制藥企業(yè)和投資者越來越關注以反義寡核苷酸（ASOs）和小干擾RNA（siRNAs）為關鍵基礎的平臺技術。諾華、輝瑞、阿斯利康、諾和諾德和禮來都與該領域的生物技術公司有著積極的合作，其中包括過去兩年簽署的6次合作交易（表1）。同時，在心血管和代謝疾病領域利用病毒載體和基因編輯技術（如CRISPR）進行基因治療的勢頭也正在逐漸形成。
心血管領域近期最大的一筆交易是諾華在2019年11月斥資210億美元收購了The Medicines Company，從而諾華獲得了一種靶向PCSK9的siRNA藥物inclisran。這款候選物當時正處于雜合子家族性高膽固醇血癥和動脈粥樣硬化性心血管疾病的3期試驗中。2019年2月，諾華還在1.5億美元投資Ionis Pharmaceuticals的子公司Akcea Therapeutics后獲得了一種正在2期試驗中的降低Lp（a）水平的ASO候選療法。同年10月，輝瑞出資2.5億美元也從Akcea獲得了一種正在2期試驗中的ASO療法，該候選療法靶向心血管病的第三大關鍵靶點——ANGTL3。
今年核酸藥物領域兩筆大交易都來自阿斯利康。2020年3月，阿斯利康與Silence Therapeutics合作針對心血管、代謝和其他疾病領域開發(fā)siRNA療法，這家合作伙伴將主要專注于肝臟靶點，但也會探索其它組織的靶點。2020年1月，阿斯利康宣布與MiNA Therapeutics合作開發(fā)用于代謝性疾病的小激活RNA（saRNA）療法。但具體財務條款未披露（表1）。
表1：2018-2020年部分代謝和心血管疾病基因藥物合作交易
雖然大部分合作交易都是與擁有ASOs或siRNAs候選物的生物技術公司達成的，但投資者也通過其他方式支持核酸藥物的研發(fā)（表2）。如心血管基因編輯公司Verve Therapeutics自2019年以來已在兩輪A輪融資中籌集到1.23億美元，最近的一次A2輪融資由前谷歌風投（GV）牽頭。正在開發(fā)代謝和其他疾病的表觀基因控制藥物的Omega Therapeutics在2019年7月的一輪風險投資中籌集了8500萬美元。
表2：2019-2020年部分代謝和心血管疾病基因藥物企業(yè)融資情況
如何靶向心臟
盡管罕見的心血管疾病患者人數(shù)較少，但這些人非常適合核酸藥物，因其能夠直接針對明確界定的病因，幫助有重大醫(yī)療需求未得到滿足的患者。而且在某些情況下，罕見病的治療方法也可以開啟治療更大患者量疾病的門戶。過去十年，針對肝臟調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝機制的一系列大規(guī)模遺傳學研究為心血管治療奠定了基礎，因為脂質(zhì)代謝問題是導致心臟病發(fā)作的原因。生物技術公司Verve Therapeutics正在研發(fā)一種靶向肝細胞脂質(zhì)代謝的心臟病療法。
Verve的研究已經(jīng)識別出了8個具有三種特征的基因，這些特征標志著它們有潛力作為治療靶點（圖1）。首先，每一個基因都與心血管疾病循環(huán)中的低密度脂蛋白膽固醇、甘油三酯或脂蛋白（a）這三種危險因素中的至少一種有關。第二，研究人員在基因研究中發(fā)現(xiàn)了抗藥性突變，可以降低心肌梗死和心血管疾病的風險，而不會對健康造成負面影響，這表明抑制它們的功能是安全的。
圖1：來自人類遺傳學的心血管藥物靶點。8個基因的“抗性突變”與降低心血管疾病的風險有關，同時展示了相關的危險因素途徑。（來自Verve Therapeutics改編）
ApoA/B，載脂蛋白A/B；IDL，中密度脂蛋白；LDL，低密度脂蛋白；Lp（A），脂蛋白（A）；TRL，甘油三酯；VLDL，極低密度脂蛋白。
第三是可及性。基因療法需要在細胞內(nèi)進行，且它們不能有效地到達每一個組織，特別是心臟。但在肝細胞中發(fā)現(xiàn)了8個潛在靶點。肝臟是膽固醇代謝和合成的關鍵部位。重要的是，將siRNAs和ASOs特異性地輸送到肝臟也是可行的，主要的方法是與來自Alnylam首創(chuàng)的N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）結合。Alnylam的Givlaari（givosiran）就是首個被批準的肝靶向寡核苷酸藥物，是一種治療急性肝卟啉病的GalNAc-siRNA結合物。
Verve首席執(zhí)行官、哈佛醫(yī)學院相關研究的合著者Sekar Kathiresan指出：“我們的研究結果表明，基于基因突變的人群患疾病的風險更高，但也有具有保護性突變的人群，這些突變會降低基因功能。這為開發(fā)針對特定遺傳風險因子患者的治療方法開辟了可能，可在更廣泛的人群中使用未突變的基因對其進行測試。”
靶向mRNA的兩種途徑
寡核苷酸藥物被設計為可以自行到達肝臟。目前唯一被認可的治療心血管疾病的寡核苷酸療法是Kynamro（mipomersen），其直接針對肝臟中編碼載脂蛋白（Apo）B-100的基因，降低血液中LDL膽固醇和Lp（a）水平。Kynamro最初由Ionis Pharmaceuticals開發(fā)，后由賽諾菲Genzyme獲得授權，是一個ASO藥物。但是由于這款藥物需要大劑量才能達到治療效果，因此具有肝毒性的風險，并且僅在美國獲得批準用于患有罕見疾病的純合家族性高膽固醇血癥的患者。
Ionis心血管藥物研發(fā)副總裁Adam Mullick介紹：“公司的下一代ASO療法是通過一個連接體與GalNAc配體結合。配體將其引導到一個特定的細胞表面受體上，這樣能使藥物劑量降低（大約20倍），并獲得同樣的治療效果。具體情況為，一旦治療藥物進入肝細胞，連接體就會被切割，單鏈ASO隨后以特定信使RNA（mRNA）為靶點，吸引RNase H1來降解它。這種方法類似于RNA干擾（RNAi）療法如siRNA，除此之外，雙鏈siRNA還會利用一種不同的途徑，涉及RNA誘導的沉默復合物來降解靶向mRNA。
以siRNA為基礎的心血管疾病治療方案最領先的是GalNAc偶聯(lián)siRNA療法inclisran，目前正處于美國食品和藥物管理局（FDA）和歐洲藥物管理局（EMA）的審查中。這款藥物通過靶向PCSK9來降低LDL膽固醇水平，PCSK9是參與脂質(zhì)代謝的蛋白質(zhì)，也是一種重要的基因驗證的藥物靶點——PCSK9的功能獲得性突變導致家族性高膽固醇血癥，而PCSK9的功能缺失突變可降低LDL膽固醇，并可預防冠心病。
這一令人信服的基因證據(jù)推動了多種平臺以PCSK9為靶點的藥物研發(fā)，包括第一代非結合siRNA技術的早期研究。但該技術平臺的候選物率先被兩種單克隆抗體——再生元Praluent（alirocumab）和安進Repata（evolocumab）趕超，這兩種藥物于2015年獲得美國FDA批準上市。然而，這些抗體的缺點是需要比siRNAs更頻繁地給藥。Arrowhead Pharmaceuticals首席執(zhí)行官Chris Anzolone指出：“RNA干擾藥物通常比抗體好，因為通?？梢允褂么呋^程。”像inclisran這樣的藥物每年只需注射兩次，就能將LDL膽固醇降低一半，而Praluent和Repatha則需要每2到4周注射一次。
抗體比ASO療法作用更快，但其藥物濃度水平的要求也極高，而且如果你服用了一種能阻斷蛋白質(zhì)的抗體，那么這種抗體會無處不在。反之，ASO藥物是一個非常精確的方法，這也是其具有吸引力的原因。
兩種針對PCSK9的ASO藥物也正在潛在的競爭狀態(tài)下；羅氏投資CiVi Biopharma正在開發(fā)一種GalNAc結合的ASO療法CiVi-007，目前處于2期試驗階段；11月13日，Ionis宣布與阿斯利康合作開發(fā)一種PCSK9反義療法ION449，正在1期試驗中。
與此同時，另一場靶向ANGPTL3的技術平臺之戰(zhàn)也正在醞釀中，再生元正在研發(fā)抗體evinacumab。降低ANGPTL3可改善血脂異?；颊叩母吒视腿ズ蚅DL膽固醇水平，美國有數(shù)以千萬計的患者受到血脂異常影響。在3期試驗呈現(xiàn)積極數(shù)據(jù)后，再生元已經(jīng)申請evinacumab治療純合家族性高膽固醇血癥的監(jiān)管批準，美國FDA和EMA在未來幾個月將做出決定。2019年，Ionis旗下Akcea將其抗ANGPTL3的GalNAc共軛ASO療法vupanorsen授權給輝瑞，這款候選藥物正處于多個心血管疾病的2期試驗階段。
永久性的變革
ANGPTL3可能是下一代基因藥物“基因編輯療法”的立足點。在美國心臟病學院2017年的一篇論文中，Verve公司Kathiresan和賓夕法尼亞大學的心臟病專家和遺傳學研究員Kiran Musunuru等人發(fā)現(xiàn)了一個健康的家庭攜帶兩個破碎的ANGPTL3基因拷貝，顯示他們的LDL膽固醇水平和總體心血管風險較低。Kathiresan表示：“這項研究暗示ANGPTL3是一個“備用基因”，那么一次性的治療方法消除它可能會獲益。
2018年，美國賓夕法尼亞大學的Musunuru等人利用CRISPR基因編輯技術將一個類似斷裂的ANGPTL3插入純合家族性高膽固醇血癥小鼠模型中，導致甘油三酯和LDL膽固醇水平顯著降低。這項研究發(fā)表在《循環(huán)》雜志上。此后不久，針對ANGPTL3和其他靶點可以降低LDL膽固醇、Lp（a）或甘油三酯的基因編輯技術出現(xiàn)。
Verve針對猴子體內(nèi)ANGPTL3的研究顯示了基因療法一次性治療的益處，其主要候選藥物將包括一個基因編輯器的特定配置，以及一個引導RNA。藥物將被包裹在脂質(zhì)納米粒中，通過受體介導的攝取向肝細胞進行特異性傳遞。納米顆粒的優(yōu)點是比典型的腺相關病毒（AAV）載體載體遞送系統(tǒng)更為快速。遞送停留的時間越長，越有可能偏離目標編輯。
基因編輯是“恢復患者體內(nèi)失去的酶”的一個很好的方法，一旦這項技術建立起來，風險效益比的優(yōu)勢將保證其在罕見的遺傳病中使用。但是，其他有更多安全驗證的藥物似乎也能有效地減少肝臟中某些的基因表達，因此用基因編輯藥物靶向如PCSK9或ANGPTL3這樣的心血管靶點可能并不值得。但目前的研發(fā)思路是從罕見病向常見病擴展。如最初的患者群是一小部分家族性高膽固醇血癥心臟病發(fā)作患者，而不會從美國1250萬心臟病患者開始。為一種遺傳疾病提供一種基因藥物，此后擴大到更大的人群，并針對影響每種風險途徑的靶點如LDL膽固醇、Lp（a）和甘油三酯開發(fā)治療方法。因為好處是累加性的。
探索其它方法
即使這一波新的基因藥物符合預期，也不是所有心血管疾病都能通過肝臟調(diào)節(jié)得到治療。例如心肌病或心律失常的基因治療可能需要直接接觸心肌細胞。而這比使用基因藥物到達肝細胞要困難得多。
但是治療方法的匱乏并不是因為缺乏嘗試，不少基因療法在臨床試驗中失敗了，也仍有新方法在嘗試。今年5月，BioMarin宣布與DiNAQOR達成合作伙伴關系，開發(fā)因MYBPC3基因罕見突變導致的肥厚性心肌病患者療法，這種療法將通過AAV載體直接遞送到心肌細胞。BioMarin介紹，某些衣殼能夠到達骨骼肌組織，比如輝瑞正在3期試驗中的杜氏肌營養(yǎng)不良藥物PF-06939926使用的就是AAV9載體。而且據(jù)觀察，AAV9實際上可能更適合心肌。心臟特異性啟動子更適合精準醫(yī)學方法。
2020年2月，Asklepios生物制藥公司啟動了在充血性心力衰竭患者中使用基因治療的1期試驗。療法NAN-101由AAV載體遞送，通過心導管經(jīng)冠狀動脈內(nèi)輸注，類似于血管成形術。NAN-101將激活心肌細胞中的蛋白磷酸酶抑制劑1。
另一家開發(fā)基于AAV的基因療法公司Tenaya theraproutics在2019年的B輪融資中籌集到9200萬美元。這家公司也正在研究嚴重遺傳性心肌病的治療方法。
這些可謂是目前心血管醫(yī)學新時代的“尖端”，心血管治療正在引進一些在其他治療領域越來越成熟的方法和技術，而基因療法領域將為心臟病專家提供一套全新的工具，并實現(xiàn)一個巨大的飛躍。
參考：
https://www.nature.com/articles/d43747-020-01180-3
https://www.nature.com/articles/d43747-020-00914-7
110102000668（1）號