重磅文獻解讀 | 解鎖生物屏障：基于RNA的復(fù)雜生物制劑非臨床安全性考量

前言

今天講解的文獻是2026年4月10日發(fā)表于《nature reviews drug discovery》的評論文章“Unlocking biological barriers: nonclinical safety considerations for RNA-based complex biologics”，是關(guān)于最近很火的生物偶聯(lián)寡核苷酸藥物(Bioconjugated oligonucleotides，BCOs)的非臨床安全性評價內(nèi)容。

本書也會講解什么是生物偶聯(lián)寡核苷酸藥物，以饗讀者。文末有全文鏈接。

什么是BCOs藥物？

簡單來說，BCOs 是一類“雜合子”分子。它通過化學鍵，將執(zhí)行任務(wù)的寡核苷酸（如 siRNA、ASO、核酸適配體等）與精準導(dǎo)航的生物分子或配體（如糖類、抗體、多肽、脂質(zhì)等）連接在一起。

常見 BCOs 類型一覽表：

一個典型的 BCO 分子通常包含三個部分：

1. “彈頭”：寡核苷酸(Oligonucleotide)，執(zhí)行治療功能，如通過 RNA 干擾（siRNA）抑制致病蛋白合成，或通過反義寡核苷酸（ASO）調(diào)節(jié)基因表達。

2. “載體/配體”：生物分子 (Bioconjugate/Ligand)，負責識別細胞表面的受體，決定了藥物會去往哪個器官（肝臟、肌肉、免疫細胞等）。

3. “連接子”：Linker，連接上述兩者。它需要保證藥物在血液中穩(wěn)定，并在進入細胞后釋放出“彈頭”。

案例：Del-zota

為了更直觀地理解 BCOs，我們以目前進展最快的抗體偶聯(lián)寡核苷酸藥物（AOC）——Delpacibart braxlosiran (Del-zota) 為例。

這款由 Avidity Biosciences 研發(fā)的藥物，主要用于治療杜氏肌營養(yǎng)不良癥（DMD44）。它也是全球首個進入3 期臨床的 AOC 藥物，預(yù)計 2026 年下半年提交上市申請。

Del-zota 目的是將PMO輸送到骨骼肌和心臟組織，特異性跳過營養(yǎng)不良蛋白基因的第 44 號外顯子，從而使患有具有可跳躍外顯子44（DMD44）突變的杜氏肌營養(yǎng)不良癥患者產(chǎn)生肌營養(yǎng)素。

Del-zota由兩個關(guān)鍵部分組成：

1. 單克隆抗體 (mAb)： 靶向轉(zhuǎn)鐵蛋白受體 1 (TfR1) 的單克隆抗體。TfR1 在骨骼肌和心肌細胞表面高度表達。

2. 治療性寡核苷酸 (PMO)： 一種磷酰二胺嗎啉代寡核苷酸（PMO），其序列設(shè)計用于誘導(dǎo)外顯子44跳躍。

Del-zota 通過抗體特異性結(jié)合肌肉細胞膜上的TfR1受體，通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用將整個AOC藥物包裹并吞入細胞內(nèi)部。進入細胞后，PMO從抗體上解離或從內(nèi)吞體中釋放，進入細胞核發(fā)揮作用。

BCOs非臨床安全性評價要點

1. 目標特異性和物種依賴性

許多BCOs包含人類和非人靈長類（NHP）特異性的生物制劑和/或寡核苷酸成分，所以導(dǎo)致BCOs藥物藥效在非臨床物種中作用有限或者沒有。因此，可以使用替代分子在相關(guān)動物模型或人源轉(zhuǎn)基因動物模型中測試，完成符合3R原則的BCOs安全性評價。

必須評估靶向生物制劑與連接蛋白-寡核苷酸載荷的交叉反應(yīng)性：

在臨床試驗前證明替代分子與臨床擬用藥物在PK/PD、生物分布、清除率和安全性方面的等效性至關(guān)重要。替代藥物應(yīng)表現(xiàn)出與臨床擬用藥物相似的靶向性、暴露-反應(yīng)關(guān)系，以及相對于臨床擬用藥物相當或更保守的生物分布特征。

1. 混合藥理學

BCOs由多個組分偶聯(lián)而成。連接蛋白-寡核苷酸組分可能賦予小分子樣的靶向/非靶點毒性，而生物組分則決定了大分子樣靶向介導(dǎo)的分布。因此，非臨床策略必須考慮非靶點效應(yīng)、組織外/靶點效應(yīng)、夸大或次要藥效學，以及組織分布對毒性的影響。在FIH試驗前，理解連接子化學、寡核苷酸修飾和靶向基團如何相互作用影響毒效應(yīng)至關(guān)重要。

1. 組織特異性的遞送配體

包括納米顆粒、抗體、肽或脂質(zhì)載體在內(nèi)的遞送系統(tǒng)，還需要另外考慮它們的安全性。這些包括局部耐受性、對非靶點組織的結(jié)合、系統(tǒng)性生物分布和免疫原性。無論是分子特異性還是載體相關(guān)屬性的表征，通常都需要開展非臨床安全性試驗，以充分指導(dǎo)人類風險評估。

1. 安全性藥理學

根據(jù)ICH S7A，心血管、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)評估通常伴隨重復(fù)給藥毒性試驗開展，必要時開展hERG 試驗。當BCOs針對全新或系統(tǒng)性重要通路（如免疫調(diào)節(jié)）或出現(xiàn)特殊應(yīng)用場景（如幼年動物模型）時，安全藥理學研究可單獨開展。

1. 非臨床毒理學研究中的劑量選擇

劑量選擇策略應(yīng)以最大耐受劑量、最大可行劑量或藥理學相關(guān)暴露倍數(shù)為指導(dǎo)，例如基于曲線下血漿面積（AUC）或體表面積調(diào)整劑量的預(yù)測人體暴露量的10–50倍。對于基于RNA的治療，因為不同物種在藥代和免疫原性上的差異可能干擾安全系數(shù)的應(yīng)用，所以基于暴露量的劑量選擇尤為重要。

1. 重復(fù)給藥毒性試驗

根據(jù)ICH M3，用于慢性或長期重復(fù)臨床給藥的BCOs通常在嚙齒動物中開展最長六個月，NHPs為九個月的重復(fù)給藥毒性試驗。評估內(nèi)容包括標準毒性終點、組織病理學、臨床化學、PK/PD 以及代謝物表征（連接蛋白降解、轉(zhuǎn)運載體或 RNA 切割）。盡管非人靈長類動物常因靶點相關(guān)性而被選擇，但仍可能需要使用載荷和/或結(jié)合型態(tài)的嚙齒動物試驗評估夸大的藥效學或全身性毒性。此外，使用表達人源配體的轉(zhuǎn)基因小鼠試驗和/或活性載荷靶點試驗，或使用替代品，都可能進一步降低轉(zhuǎn)化風險。

1. 免疫原性、細胞因子反應(yīng)和抗藥物抗體

免疫原性和細胞因子反應(yīng)是BCOs的關(guān)鍵考慮因素，因為它們可能激活先天免疫通路（如 TLR7/8 或 RIG I）和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。因此，非臨床安全性評估應(yīng)考慮細胞因子釋放、補體激活、抗藥物抗體（ADAs）和溶血。包括外周血單核細胞檢測和人源化系統(tǒng)在內(nèi)的預(yù)測性體外方法，以及體內(nèi)研究，都有助于評估細胞因子釋放綜合征和免疫介導(dǎo)毒性的風險。

ADA通常應(yīng)在重復(fù)給藥毒性試驗中監(jiān)測，因為它們可能改變暴露、減弱藥效或形成免疫復(fù)合物，從而使安全性評估變得復(fù)雜。檢測到ADA時，應(yīng)評估其中和潛力及對暴露和藥效的影響。根據(jù)偶聯(lián)藥物設(shè)計和作用機理，有必要區(qū)分針對完整偶聯(lián)藥物與單個成分的免疫反應(yīng)。

1. 脫靶和擴大的藥理學

靶點評估，包括計算機分析、體外篩選和組織交叉反應(yīng)性研究，用于識別非目標組織中的非預(yù)期分子相互作用或表達。這些評估支持對非靶組織中脫靶效應(yīng)和擴大的藥理學的表征，為風險評估策略提供參考。

1. 生物分布與藥代動力學

由 BCOs涉及復(fù)雜的化學修飾，包括核苷類似物和改變穩(wěn)定性和消除途徑的封帽結(jié)構(gòu)，全面的生物分布特性分析對BCOs至關(guān)重要。必須考慮針對特定物種基因的特異性結(jié)合。各組織的暴露量對于評估療效與靶器官毒性的關(guān)聯(lián)至關(guān)重要。可以使用qPCR、基于雜交的檢測法或報告系統(tǒng)等方法評估RNA在組織中的分布。

1. 遺傳毒性和致癌性

遺傳毒性檢測包括Ames檢測以及體外和體內(nèi)染色體異常或微核檢測。這些檢測方法可用于評估連接子化學、寡核苷酸修飾或反應(yīng)性中間體相關(guān)的遺傳毒性。

對于缺乏DNA整合潛力的寡核苷酸和經(jīng)過充分表征的寡核苷酸，遺傳毒性檢測可以簡化，寡核苷酸致癌策略可根據(jù)證據(jù)權(quán)重（WoE）方法進行定制和指導(dǎo)。根據(jù)ICH S1B，可根據(jù)基于載體的證據(jù)和與監(jiān)管機構(gòu)的互動支持豁免冗余檢測，包括終身嚙齒動物致癌性研究。

1. 生殖與發(fā)育毒性（DART）和光毒性

用于有生育能力的人群的BCOs需要考慮暴露、靶點表達和作用機制的DART風險。與寡核苷酸經(jīng)驗一致，BCO（BCO）的DART風險通常可以通過整合藥效學、生物分布和重復(fù)給藥毒性數(shù)據(jù)的WoE方法來解決，而非默認非人靈長類動物生殖研究。當生殖組織中靶向表達極少且毒性研究中無相關(guān)生殖發(fā)現(xiàn)時，使用替代基因、文獻信息和機制理解的嚙齒動物研究可能已足夠。僅僅存在生物成分并不意味著需要進行非人靈長類動物的生殖評估，這應(yīng)綜合科學評估。

納米顆粒傳遞系統(tǒng)和賦形劑在預(yù)計暴露于光照下時，可能需要根據(jù)ICH S10進行局部耐受性和光毒性評估。

1. 監(jiān)管考慮因素

BCOs是根據(jù)ICH M3（R2）和 ICH S6（R1）兩種特性開發(fā)的復(fù)雜模態(tài)，反映了它們在小分子和大分子混合體的特性。新興的非偶聯(lián)RNA治療監(jiān)管指南雖然尚未完全適用，但這些指南為載體毒性和風險評估提供了有用的背景。針對急性或危及生命適應(yīng)癥的BCOs，可基于風險評估的方法采取簡要或修改的非臨床安全性評價項目，前提是安全邊際被充分表征。及早且積極地與監(jiān)管機構(gòu)合作，對于在替代藥物的使用、模型選擇、非臨床終點及關(guān)鍵安全性研究的時機上達成一致至關(guān)重要。

1. 倫理和運營考慮

強烈鼓勵采用經(jīng)過驗證的NAMs，包括體外系統(tǒng)、器官芯片技術(shù)、人本化模型和計算方法，以最大限度地減少動物使用，同時保持轉(zhuǎn)化價值，符合3R原則。適當?shù)慕y(tǒng)計設(shè)計和隊列規(guī)模仍是確保對毒理學風險進行穩(wěn)健特征的關(guān)鍵。

結(jié)語

BCOs 的非臨床安全性評估是一場“科學與風險”的博弈。通過建立機制研究驅(qū)動、基于風險評估的科學框架，我們才能讓這些創(chuàng)新藥物安全地從實驗室走向臨床，造福更多患者。

文獻全文下載：

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