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Nature：寡核苷酸疗法治疗代谢类疾病最新进展及未来趋势

来源：泰然健康网时间：2024年11月28日 18:00

来源：PharmSnap

近年来，开发基于 RNA 沉默的寡核苷酸疗法治疗代谢类疾病取得了前所未有的进展。合理的寡核苷酸设计策略和高效的核酸化学合成方法，结合高选择性、高效的偶联物递送技术平台，让寡核苷酸可作为一类新药被开发。迄今为止，全球共有五种寡核苷酸疗法获批上市，用于治疗罕见和常见肝脏驱动的代谢类疾病，此外，多种寡核苷酸疗法正处于临床研究。本文概述了寡核苷酸疗法在代谢领域的最新进展，回顾了过去和当前的临床试验，并讨论了寡核苷酸疗法当前面临的挑战以及未来可能的发展趋势。

1.概况

代谢性疾病包括一组异质性疾病，从常见疾病如代谢综合征 ( 一组增加心脏病、中风和二型糖尿病病 (T2DM) 风险的共存疾病 ) 到罕见的遗传性代谢性疾病 ( 当缺陷基因导致酶功能获得或丧失时发生 ) 。目前用于治疗代谢性疾病的大多数药物都包含小分子，主要是因为它们的开发相对简单且成熟。然而，小分子有一些明显的局限性：许多治疗策略依赖于破坏蛋白 - 蛋白相互作用，由于缺乏明确的结合口袋，小分子通常不能与其结合 ( 例如，原蛋白转化酶枯草杆菌酶 9 型 (PCSK9)) 。小分子的其他缺点是它们开发周期长和高昂的研发费用以及低结合亲和力，经常导致不可预测的脱靶效应，小分子不能干预蛋白功能，并且与靶标作用时间短（需要频繁给药，可能导致患者依从性差）。

一系列基于寡核苷酸的治疗方法正在被广泛探索，并有潜力克服小分子和治疗性生物制剂的一些局限性。这些方式可以通过一系列不同的生物过程来操纵基因表达，包括RNA干扰(RNAi)、RNase H介导的靶标降解、剪接调节、非编码RNA抑制和基因激活。在这些方式中，RNAi（应用小干扰RNA (siRNA) 进行治疗 )和反义寡核苷酸(ASO)目前正被用于治疗或正在临床研究用于治疗一系列代谢性疾病。siRNAs 和ASO具有不同的作用模式，但具有共同的基本原理，即通过Watson-Crick碱基配对将寡核苷酸结合到目标RNA 上，并利用大多数细胞中存在的自然生物过程来抑制基因表达。因此，它们的主要应用是抑制致病基因表达和翻译功能。然而，siRNAs和ASO也可以用于干扰自然发生的负反馈回路或重新编程中间代谢，将代谢通量从有毒途径转移到惰性途径。

表 1. 寡核苷酸的种类及作用机制

在过去的10年里，寡核苷酸疗法临床转化面临的主要障碍是它们的快速降解、在肝脏中的低效递送以及对外源RNA的先天免疫反应。通过优化RNA化学合成和开发新的递送平台，已经克服了这一问题。这些进展已经在其他地方被广泛地回顾过，因此在这里不再深入讨论。简而言之，通过合成超过100种核酸修饰的组合化合物库，并进行基于结构的成药性优化，使这些修饰核酸具有更好的碱基配对亲和力和特异性以及对核酸酶抗性。核酸修饰还可以调节先天免疫传感器对非自身核酸的反应，从而减轻异常的免疫反应。

基于脂质纳米粒(LNP)的给药系统由可电离脂质(DLin-MC3-DMA)、辅助脂质和包封PEG 脂质的siRNA 组成，其开发提高了生产和储存过程中的稳定性，并延长了循环中的半衰期。这些 LNP 被动靶向肝脏，并作为第一个 FDA 批准的RNAi 治疗药物 patisiran 的递送平台。这些研究促进了用于治疗代谢和心血管疾病的新型肝脏靶向药物的发现。FDA和 EMA 最近批准的寡核苷酸疗法包括：靶向 PCSK9 的inclisiran用于治疗高胆固醇血症；靶向 5-氨基乙酰丙酸合酶(ALAS1) 的givosiran用于治疗急性肝卟啉病以及靶向羟酸氧化酶1(HAO1)的lumasiran用于治疗原发性 1型高草酸尿症(PH1)。

该领域面临的主要挑战是实现寡核苷酸向肝外组织如肌肉、脂肪组织、中枢神经系统、内分泌胰腺和骨的有效递送，以治疗胰岛素抵抗、肌肉减少症、肥胖症、糖尿病和骨质疏松症的分子疾病。解决这一挑战需要在靶细胞的细胞膜上特异性结合 siRNA 或 ASO （即反义寡核苷酸）或配体修饰的纳米颗粒，使其能够保留并促进其细胞内化。同时，这些药物不应在肝脏和肾脏被过度吸收或清除。目前的大多数努力旨在保持简单的递送策略，因为复杂的多组件系统将增加机体监管障碍，使临床转化复杂化。

本文概括了寡核苷酸治疗在代谢性疾病中的各种潜在应用，重点是 siRNA 和 ASO(siRNA/ASO) 药物，这些药物已被批准上市或正处于临床试验阶段。此外，文中还介绍了新的核苷酸疗法、未来的发展方向和持续面临的挑战。

寡核苷酸疗法在代谢性疾病中的应用

反义RNA和RNAi(以下简称反义/RNAi)可以通过多种应用对异常代谢发挥有益作用。概念上最明显的应用是通过功能获得机制（包括蛋白质的过度活性和改变的特异性）或通过继发性后果（如蛋白质聚集）来抑制导致特定途径扰动的突变致病基因产物。

突变也可能独立于活性改变而导致疾病，但仅仅是通过蛋白质错误折叠和随后激活的内质网(ER)应激通路和/或蛋白质聚集。这种情况已被描述为高表达基因(如编码胰岛素和甲状腺素运载蛋白(TTR)的基因)的突变，由于胰岛素原的错误折叠积累、ER 应激和胰腺 β 细胞的凋亡，或淀粉样蛋白分别在外周神经系统、心脏、肾脏和其他器官中的进行性沉积，导致新生儿糖尿病。

功能获得性突变在自然界中占主导地位，任何使用反义/RNAi的策略都需要区分突变型和野生型等位基因，理论上RNAi可以做到这一点。另外，如果功能获得性突变影响到非必需基因，那么突变型和野生型等位基因就可以被不加区分地靶向。这一概念已经在数百名 TTR 淀粉样变患者中确立，这些患者编码 TTR 的基因发生了点突变，他们接受了靶向野生型和突变型转录物的 siRNAs 治疗，导致血浆TTR水平降低 80%以上，且没有出现药物相关的严重不良事件。

治疗性反义/RNAi在代谢性疾病中的另一个应用是通过靶向代谢或信号转导途径的一个关键组成部分来影响细胞对应激刺激的反应。在这种情况下，疾病途径通常由环境或遗传应激上调，并与表型结果有因果关系。通过沉默这一过度活跃途径的一个关键组成部分，就有可能调节这种应激反应并影响致病性状。在患有异常蛋白血症的患者中观察到肝脏 PCSK9 生物合成增加和血清浓度升高，这可能与高胆固醇血症的特征有关。通过沉默循环低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)浓度的关键调节因子 PCSK9，这种过度活跃的途径可以被下调，血浆胆固醇水平可以降低。

应用 ASO和 siRNA调节疾病途径的第三种方式是干扰导致疾病的负反馈途径。这方面的一个例子是预防和治疗急性肝卟啉症的RNAi治疗，通过干扰血红素对ALAS1的负反馈抑制，可以抑制肝脏ALAS1表达的上调，并最终导致神经毒性卟啉前体的积累。

最后，在另一种相关的情况下，代谢可以通过将代谢通量从有毒的代谢途径转移到惰性的中间代谢途径方式来重新编程。这一原则用于治疗原发性高草酸尿，涉及HAO1mRNA的RNA沉默，导致尿和血浆草酸盐水平显著降低，同时乙醇酸(一种容易从尿中排泄的草酸盐前体)的产生增加。

图1.反义RNA和RNAi在代谢疾病中的作用机制

2.用于慢性代谢类疾病的寡核苷酸疗法

代谢功能障碍与越来越多常见的慢性代谢疾病有关。对异常代谢详细的遗传学和生物化学理解使得对代谢紊乱药物靶点的识别有希望被实现。接下来，我们回顾了一些常见的代谢靶点，并且这些靶点已经有被批准或正在临床开发的安全有效的 ASO 或 RNAi 疗法，同时强调了代谢疾病领域中其他潜在的肝脏靶点。

1）治疗血脂异常和心血管疾病

根据世界卫生组织报道，动脉粥样硬化性心血管疾病(CVD)是全球主要的死亡原因，也是一个主要的公共卫生问题。LDL-C 水平的变化是CVD 事件减少的主要决定因素，其他可改变的危险因素包括富含甘油三酯(TG)的脂蛋白升高、脂蛋白(a) (Lp(a))增加和高血压，这些因素通常难以控制。下面，我们讨论通过 ASO/siRNA 疗法来降低 LDL-C、富含 TG 的脂蛋白、Lp(a) 和血压 (BP) ，实现对这些关键治疗靶点的调控。

PCSK9

他汀类药物是目前可用的降脂心血管治疗一线药物。然而，许多患者需要额外降低 LDL- C，因为他们没有达到预期的目标，尽管他汀类药物的耐受性最大。此外，他汀类药物不耐受的发生率高达10-20%，他汀类药物治疗的副作用仍然是常规临床环境中面临的重要问题，特别是在正在接受多药治疗的患者中。

PCSK9作为低密度脂蛋白受体(LDLR)降解调节因子，极大地改变了LDL代谢领域的格局，而抑制PCSK9的治疗方法已经成为降脂治疗的一个重要选择。PCSK9 单克隆抗体已经在欧盟和美国被批准用于治疗高胆固醇血症，但是它们的作用持续时间短，并且需要频繁的静脉给药。因此，已经探索了替代的治疗方式，并且基于 RNA 沉默寡核苷酸的疗法已经显示出显著的前景。

最初，人们开发了一种静脉注射的LNP配方siRNA(ALN-PCS)，用于靶向啮齿动物和非人灵长类动物肝脏中的PCSK9，导致PCSK9mRNA的选择性降解和PCSK9蛋白水平的显著降低。随后开发了具有优化的核苷酸化学和三价N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)偶联物的第二代 siRNA (inclisiran)。该药物可皮下给药，能够更有效地传递到肝细胞，需要更低的药物剂量，每 6个月给药一次，副作用更少，并可以保持其药效学效果。

在患有杂合子家族性高胆固醇血症(FH)的患者(Orion9 试验)、患有 CVD的患者(ORION-10)和 CVD或风险相当疾病的个体(包括患有T2DM病的患者)(ORION-11)中进行的临床 III期研究显示，血浆 PCSK9 水平降低了约 80%，没有迹象表明这种降低在试验期间减弱。试验显示，与安慰剂相比，inclisiran 组的LDL-C 平均降低约50%，总胆固醇、非HDL-C、APOB 和甘油三酯显著降低。此外，PCSK9的沉默与Lp(a)水平的降低和HDL-C水平的升高相关。inclisiran于 2020 年在欧盟获得批准，用于治疗患有 FH 和非家族性高胆固醇血症或混合型血脂异常的成人。目前正在一项正在进行的结果试验中研究inclisiran治疗对心血管预后的影响。总之，这些研究表明，inclisiran是一种有效的 PCSK9 抑制剂，可持续抑制PCSK9 和 LDL-C 至少6个月，从而实现每年两次治疗。

针对PCSK9 (AZD8233) 16聚体GalNAc连接的ASO与限制性乙基 (cEt) 化学的临床前和临床研究也显示，在过表达 PCSK9 的转基因小鼠中具有高效力，在猴子和人类中，导致循环中的PCSK9和LDL-C3的减少。人类的药效学数据表明，在每月一次的给药间隔前提下，可以保持低水平的PCSK9和LDL-C降低，或在剂量低于100mg时更低。AZD8233也可能适合口服递送，使用渗透性增强剂来帮助肠道吸收。AZD8233在动物实验中显示，在肝脏中优先积累，血浆中PCSK9和LDL-C水平降低。来自动物研究和已发表文献的数据的数学模型表明，每天服用15mg可将人类血浆中PCSK9水平降低约 80%。目前正在进行两项 II 期研究，评估皮下注射AZD8233 治疗高脂血症的安全性、疗效、剂量和耐受性。

载脂蛋白B100

mipomersen是一种反义合成的硫代磷酸酯寡核苷酸，可阻止肝脏中载脂蛋白B100(APOB100)的产生，从而降低APOB100、低密度脂蛋白和总胆固醇。Mipomersen 是为纯合子 FH(hoFH)患者开发的，作为饮食和其他降脂药物(如他汀类、依泽替米贝、胆汁酸螯合剂、PCSK9 抑制剂)的辅助药物。Mipomersen 作为一种降低 hoFH 患者LDL-C 和总胆固醇的治疗方法，得到了FDA的批准，但没有得到 EMA的批准。

在mipomersen的 I-III 期临床研究中证实，正常、高脂血症、高胆固醇血症受试者，使用稳定的他汀类药物或降脂药物时，APOB100呈剂量和时间依赖性降低。几项III期试验证明了mipomersen 在降低FH患者LDL-C方面的疗效。然而，由于长期 CVD 结果的不确定性、有限的耐受性和副作用，如持续的注射部位反应、肝脂肪变性和潜在的不可逆肝毒性，mipomersen(kynamro)已停止上市。

图2.高胆固醇血症中基于siRNA的ASO的疗法

载脂蛋白C3

通过调节脂蛋白脂肪酶 (LPL) 发挥作用的ASO/siRNA 疗法的另一个靶标是载脂蛋白C3 (APOC3；也称为apoCIII). APOC3是一种高表达的肝脏分泌蛋白。它存在于乳糜微粒、VLDL、LDL和高密度脂蛋白颗粒中，它可以抑制LPL和肝脂肪酶。通过这一机制，APOC3降低了肝脏对富TG颗粒的清除率，从而提高血浆TGs水平，刺激VLDL的分泌。大型遗传学研究表明，APOC3与血浆TG升高和冠状动脉疾病之间有因果关系。

APOC3的高表达水平和肝脏特异性的事实使APOC3成为RNA沉默技术的一个有吸引力的靶点。在啮齿动物和非人灵长类动物模型中，ASO介导的ApoC3敲除降低了血浆APOC3和TG. ISIS308401，也称为volanesorsen，从26种针对APOC3 有效的ASO中挑选出来，并在转基因人类 APOC3 模型中剂量依赖性地降低APOC3mRNA、蛋白质和TG 水平。

ASO治疗没有导致体重增加或胰岛素抵抗，这是一种在Apoc3基因敲除小鼠中报道过的表型。类似地，在小鼠中靶向ApoC3的GalNAc偶联siRNA原型，单剂量和持续>20天后，APOC3水平降低高达95%，TG水平降低高达68%。

在一项临床III期研究中，接受volanesorsen(每周一次，每次300mg)治疗的家族性乳糜微粒血症综合征(FCS)患者的平均 TG 水平下降了 77%,而接受安慰剂治疗的患者平均 TG 水平上升了18%。在治疗组中，TG的减少伴随着VLDL颗粒数和VLDL-C的减少，以及HDL-C和LDL-C的增加。然而，注射部位反应和血小板减少是常见的不良事件，在76%的治疗患者中发生。低血小板计数情况的出现可能是volanesorsen的脱靶效应，而不是APOC3抑制的固有特性，因为APOC3失活突变的杂合子携带者不会增加血小板减少的风险。

基于临床 III 期方法和 COMPASS 研究的结果，volanesorsen于2019 年5月在欧盟获得批准，用于患有遗传FCS 的成年患者，这些患者对饮食和降低TG 治疗的反应不充分。目前正在进行评估 volanesorsen在高甘油三酯血症、家族性部分脂肪营养不良(FPL)和部分脂肪营养不良中的效用的临床试验。

总之，现有的研究表明，volanesorsen 可显著降低多因素高甘油三酯血症患者的甘油三酯浓度，可能对急性胰腺炎患者有益。但这种药物在长期治疗中的安全性需要进一步探讨。

表2.目前已批准或处于临床开发中的用于治疗代谢疾病的寡核苷酸疗法

脂蛋白(a)

Lp(a)是一种高度多态的LDL样颗粒，其中Lp(a)通过纤溶酶原样结构域与apoB100共价连接。Lp(a)的水平主要是由LPA基因位点的基因控制的。Lp(a)表现出动脉粥样硬化和血栓活性，这是由于竞争性的纤溶酶原结合，其对氧化磷脂的亲和力，与氧化富磷脂的LDL和内皮蛋白多糖结合，并间接通过刺激平滑肌细胞增殖。大约20%的人群血浆中Lp(a)水平较高，多项研究表明，人类中Lp(a)水平升高是CVD（心血管疾病）和主动脉瓣狭窄的主要危险因素。FH患者的循环LDL-C水平也有升高，这可能在加速患者的CVD中发挥重要作用。

到目前为止，通过生活方式或医疗干预来改变Lp(a)水平一直是一个挑战：只有少数药物可以降低Lp(a)，但效果有限。此外，Lp(a)水平升高主要是载脂蛋白a(apo(a))合成增加的结果。因此，使用靶向apo(a)的ASOs或siRNAs来降低Lp(a)可能是治疗CVD高危患者的一种令人兴奋和新颖的方法。

在一项 I 期试验中，第一个开发的 APO(a)-Rx 显示出Lp(a)的剂量依赖性降低高达77.8%。随后的研究测试了在Lp(a) 水平≥30mgdl-1 的健康志愿者中，GalNAc 偶联的 IONIS-APO(a)-LRx (pelacarsen)。该化合物导致Lp(a)水平的剂量依赖性降低，最大影响为82.5%。一项IIb期临床试验，即对已有心血管疾病且基线Lp(a)> 60 mgdl-1的患者进行研究，结果显示所有治疗组的Lp(a)均呈剂量依赖性降低。ASO耐受性良好，有注射部位反应，但血小板数量或肝肾功能无变化。

pelacarsen的临床发展道路具有挑战性：Lp(a)的代谢途径尚未完全了解，Lp(a)浓度在一般人群中的个体间范围超过1000 倍，因此需要标准化方法来测量 Lp(a)。此外，低脂蛋白(a)水平与 T2DM相关，高脂蛋白(a)水平的心血管风险仍是一个未解决的问题，特别是因为降低已确诊冠心病患者死亡率所需的治疗水平的定义尚未确定。因此，需要大规模的III期结果研究来确定Apo(a)长期沉默对有 CVD 风险的患者的益处和安全性。

血管生成素样蛋白3

血管生成素样蛋白3(ANGPTL3)是一种抑制LPL和内皮脂肪酶(EL)的肝脏分泌蛋白。LPL 水解来自肠(乳糜微粒)和肝(VLDLs)的富含TG 的脂蛋白中的TG，从而促进由肝吸收的残余颗粒的形成，同时游离脂肪酸(FFA)释放到循环中。EL与血管内皮细胞有关，它通过将磷脂水解成溶血磷脂来促进 HDL 的重塑。杂合子和纯合子无效突变(一种称为家族性低 β 脂蛋白血症(FHBL2))患者的所有主要血浆脂蛋白类 (VLDL、LDL 和 HDL)水平显著低于ANGPTL3 等位基因正常的受试者。此外，失活的ANGPTL3突变与人类糖尿病、肥胖和动脉粥样硬化的风险降低有关。

在患有终身 ANGPTL3 缺乏症的其他健康个体中观察到的降脂作用使 ANGPTL3 成为治疗高脂血症和相关常见疾病（如 T2DM）和心血管疾病高风险患者的有吸引力的治疗靶点。ANGPTL3 缺乏的受试者的表型也通过使用抗体的短暂药理学阻断或 ASO/siRNA 对血脂异常的啮齿动物、猴子和人类的ANGPTL3 失活来证实。开发的第一个ANGPTL3阻断剂是单克隆抗体 evinacumab。在 I 期和 II 期研究中，据报道，健康受试者或 hoFH 或难治性高胆固醇血症患者的 TG 和 LDL-C 均持续下降，且无严重副作用。

使用单克隆抗体灭活ANGPTL3的另一种策略是使用ASOs/siRNAs选择性地消除肝脏ANGPTL3的产生。在各种遗传性血脂异常啮齿动物模型中，galnac偶联的靶向ANGPTL3的ASO可显著降低血浆TG、LDL-C和VLDL-C水平，降低肝脂肪变性，增加胰岛素敏感性，减缓动脉粥样硬化进展。重要的是，在没有 LDLR 的情况下也观察到了这些效应，并且 TG 降低不依赖于 apoCIII 的减少。同样，靶向ANGPTL3 的 GalNAc 偶联siRNA(ALN-ANG)也显著降低了胰岛素耐药肥胖小鼠的ANGPTL3蛋白（>98%）、TG（>90%）和LDL-C(<80%)。除了改善高脂血症外，该化合物还改善了嘌呤霉素诱导的肾病综合征大鼠模型中的蛋白尿、低白蛋白血症和肾脏组织学异常。

第一个达到临床试验的寡核苷酸治疗药物是IONIS-ANGPTL3-LRx (vupanorsen)，这是一种靶向ANGPTL3 的ASO。一项针对人类的I期研究显示，甘油三酯的降低与剂量相关(高达63%),并且LDL-C（高达32.9%）具有可接受的安全性。随后的一项II期试验涉及144名非酒精性脂肪肝(NAFLD)、T2DM、高甘油三酯血症或脂肪肝患者，显示所有剂量下空腹TG的剂量依赖性降低，80mg时降低53%。此外，在此剂量下，血浆 ANGPTL3 减少了约60%，VLDL、总胆固醇和非高密度脂蛋白胆固醇的平均减少量分别为 38%、19%和 18%。

值得注意的是，与安慰剂相比，在具有中等基线 LDL-C 的人群中未观察到血糖参数、肝脂肪变性或 LDL-C 水平有显著变化。针对 ANGPTL3 的siRNA(ARO-ANG3)也已经在 FH或不常见的高胆固醇血症患者中进行了研究，证明在重复给药后，ANGPTL3、LDL-C 和 TG 显著降低，具有良好的安全性。这些令人鼓舞的I期和II期试验应激励未来更多的试验，以确定减少与脂蛋白血症相关的心血管事件的临床有效性。此外，vupanorsen 和其他以ANGPTL3 为目标的 RNA 治疗药物在治疗单基因疾病(例如，由 APOB、PCSK9和 MTP突变引起的疾病)和多基因血脂异常疾病(例如，肥胖、胰岛素抵抗、胰腺炎)以及相关共病时的长期安全性需要进一步确定，当它们单独使用或与其他降脂或抗糖尿病化合物联合使用时。

血管紧张素原

高血压是全球非传染性疾病负担的主要因素，也是心血管疾病发病率和死亡率的最大可改变危险因素之一，包括冠心病、心力衰竭、心肌病、房颤、瓣膜病、病窦综合征和主动脉瘤。高血压的发病机制很复杂，包括生活方式和遗传因素、交感神经和肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)等神经激素系统失调、肥胖/胰岛素抵抗和膳食盐摄入量增加。尽管有许多抗高血压药物可用，但在现实生活中，血压控制的成功程度有限，世界上许多人群的血压控制率较低，依从性较差。

因此，持续控制血压仍然是难以实现的，这是一个主要的未得到满足的需求，提高了致命和非致命的心血管事件发生的风险，主要是中风和心脏病发作。

血管紧张素原(AGT)是所有血管紧张素II(AngII)肽的唯一前体，是RAAS的关键成分，它调节血压和醛固酮的释放，促进肾脏的钠潴留。RAAS系统是心力衰竭和慢性肾病(CKD)抗高血压治疗的主要靶点。由于上述非依从性和“血管紧张素ⅱ/醛固酮逃逸”机制，通过目前的药物对这些疾病进行长期治疗仍然是一个挑战。这是由血浆肾素的反调节性升高引起的，其中 AGT 处理酶通常将血管紧张素ⅱ和醛固酮恢复到原始水平或治疗前水平以上浓度，从而减少最初的降压效果。因此，即使在肾素水平出现代偿性上升后，用寡核苷酸治疗来阻止AGT的产生也可以减少AGT的形成。

使用 ASOs 或 siRNAs 在实验性高血压啮齿动物模型中针对 AGT 的早期研究显示，平均动脉压显著降低，伴随着循环中 AGT 和AngII 浓度的降低。最初的研究使用LNP来递送ASO和 siRNA，它们不是很有效，会诱发炎症反应，并且单次注射后的效果很短暂（< 1周）。随后的研究使用了新型长效 GalNAc 偶联 siRNA，其中AGT沉默与传统的 RAAS 抑制剂一样有效。此外，与缬沙坦合用可抑制循环和肾脏 AngII 水平，并降低肾脏3型钠氢交换剂的表达和磷酸化氯化钠协同转运蛋白的丰度。联合治疗还可以最大程度地降低血压和心脏肥大。

一项I期研究表明，接受 100mg 或更高剂量 ALN-AGT 的受试者在 3 个月内表现出循环 AGT 持续降低 > 90%。接受最高剂量(800mg)的人群的血清AGT降低高达98%，同时血压降低高达17mmHg。重要的是，ALN-AGT 耐受性良好，不良事件的严重程度为轻度或中度。在这些研究的基础上，ALN-AGT (zilebesiran) 的临床项目已经启动，并启动了一项全球 II 期研究(KARDIA-1)，这是一项多中心试验，将招募大约 375 名未经治疗的高血压成人来评估 zilebesiran，每季度或每半年进行一次单一疗法，以一种或多种不同剂量的抗高血压药物进行稳定治疗。此外，已经启动了一项 KARDIA-2 研究，以评估zilebesiran 作为标准治疗抗高血压的药物无法充分控制血压的患者的伴随治疗。

I期和II期试验也使用IONIS-AGT-LRx作为单一治疗或使用ACE抑制剂或血管紧张素受体阻滞剂对高血压患者进行治疗。IONIS-AGT-LRx 耐受性良好，血小板计数、钾水平或肝肾功能没有显著变化。在三项研究中，与安慰剂相比，该化合物显著降低了 AGT 水平，并显示出血压降低的趋势。

总之，AGT靶向长效 siRNA 或ASO可能是治疗高血压和相关疾病并克服依从性问题的有效方法。未来研究需要证明每年给药的益处、沉默 AGT优于传统RAAS 阻滞剂的优势以及与 RAAS阻滞剂联合治疗在包括 CVD和 CKD 在内的高血压合并症的背景下的有益协同作用或有害影响。

2）NASH 和糖尿病

由于缺乏体力活动和肥胖而不可避免地产生胰岛素抵抗，它是导致 T2DM、高脂血症和高血压进展的驱动因素和关键潜在因素，这是一种被称为代谢综合征的临床症状。全球代谢综合征出现最快的表现是 NAFLD，它会发展为非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 并最终发展为肝硬化。T2DM 的常规治疗很大程度上依赖于无法阻止疾病进展的基于小分子的口服降糖药物，因为缺乏效率、副作用和以糖为中心的治疗观点，而没有考虑到相关的代谢脱轨，常见于T2DM。此外，目前NAFLD 患者的治疗性疾病改善选择有限，FDA 尚未批准任何治疗 NASH的疗法。因此，迫切需要更好地了解驱动 NAFLD 进展的致病机制，以确定新的靶点并评估新的抗糖尿病治疗的结果。

新型基于寡核苷酸的方法可高效下调肝脏中致病基因的表达，在开发抗糖尿病药物方面引起了人们的关注。下面，我们回顾了处于临床前和临床阶段开发并可能对胰岛素抵抗、高血糖和 NAFLD/NASH 产生影响的实验性ASO和 siRNA 候选药物。

17-β-羟基类固醇脱氢酶 13

越来越多的证据表明，17-β-羟基类固醇脱氢酶 13 (HSD17B13) 是一种肝脏特异性脂滴蛋白，在调节肝稳态中起关键作用，尽管其确切功能仍然未知。它是由15个成员组成的家族的一部分，这些成员参与各种代谢过程，包括类固醇激素、脂肪酸、胆固醇和胆汁酸代谢。在NAFLD的小鼠模型和人类患者中观察到HSD17B13的表达增加。

小鼠研究的结果却相互矛盾，其中HSD17B13的过表达和缺失都会导致肝脂肪变性。这些数据在人类研究中更为可靠，其中功能丧失 (LOF) 突变与NAFLD 进展较缓、炎症减少、NAFLD 活动评分 (NAS ) 较低以及气球样变和肝纤维化较少相关。重要的是，LOF 变体在种族群体中似乎很强大，并且 HSD17B13 的终生缺乏似乎对人类无害，这支持了这样一种观点，即靶向抑制HSD17B13可以安全地用于人类和肝病的病因。

HSD17B13 在肝脂滴稳态中作用的确切机制尚不清楚，但有人提出胰岛素、FFA 和肝 X 受体(LXR) 激动剂诱导 SREBP1c 表达，从而增加HSD17B13的表达，后者促进 SREBP1c 成熟并诱导正反馈回路。HSD17B13表达的增加导致脂肪从头生成和脂滴增大的激活，从而促进脂肪变性的发展。因此，使用 ASOs/siRNAs 抑制HSD17B13 表达将是治疗 NAFLD/NASH 患者的潜在治疗策略。

目前，正在进行的两项I期临床试验是为了评估针对 HSD17B13 的GalNAc-siRNA 偶联物的使用。一项或多剂选择性靶向HSD17B13的siRNAARO-HSD正在健康志愿者和 NASH 或疑似NASH 患者的双盲、安慰剂对照 I/II 期临床试验中进行测试。ArrowheadPharmaceuticals 的初步报告显示，该化合物在健康志愿者和 NASH 患者中具有良好的耐受性，导致HSD17B13 mRNA 水平降低 84%，蛋白质水平降低 >83%，丙氨酸氨基转移酶 (ALT) 水平降低 46%（从基线）。第二种化合物 ALN-HSD，靶向HSD17B13，正在健康受试者和 NASH 患者的 I 期临床试验中进行测试。Alnyam发表的初步实验记录显示没有临床前毒性，并且表现出非常持久的 PD曲线。最初的概念验证结果预计将于2022年提供。这些试验的结果将阐明 HSD17B13 抑制剂在NASH 疾病背景下的安全性和潜在保护作用。

含Patatin样磷脂酶域蛋白3

含Patatin样磷脂酶域蛋白3 （Patatin-like phospholipase domain-containing 3，缩写PNPLA3) 水解 TG并催化多不饱和脂肪酸(PUFA) ，使其从二酰基甘油和三酰基甘油转移到磷酸胆碱，从而导致脂滴中磷脂的重塑。其降解受赖氨酸泛素化和随后的蛋白酶体降解控制。PNPLA3是在全基因组关联研究(GWAS) 中发现的，其中发现编码 Ile148Met (I148M) 的变体 ( rs738409 C>G) 与 NAFLD 之间存在显着关联，与 BMI、糖尿病或酒精使用无关。一项对14266名NAFLD受试者进行的meta分析显示，M变异(GG和GC)与肝细胞癌(HCC)相关的发病几率比野生型(CC)纯合子的患者高出3.24倍和2.14倍。PNPLA3M变体的水解活性受损，并且难以通过泛素化降解，导致TG 和富含PUFA的脂滴的滞留，最终会发展为 NASH。

一项概念验证研究表明，用针对 PNPLA3 的 ASO对饲喂高蔗糖饮食的纯合PNPLA3 148M/M 突变小鼠进行治疗，可减少肝脏炎症和纤维化。该研究进一步验证了PNPLA3作为基于 RNAi 的药物治疗NASH 的潜在靶点。

目前，一项 I 期、首次人体单次递增剂量研究将评估 AZD2693（一种针对PNPLA3 的 ASO）的安全性和耐受性，并表征其药代动力学（PK），将在其他方面健康的超重男性和女性受试者以及健康的中国和日本受试者中进行给药。另一项 I 期研究旨在调查AZD2693 皮下注射后的安全性和耐受性、PK 和 PD，对患有 0-3 期纤维化且 PNPLA3 148M 风险等位基因纯合子的NASH 参与者进行多次递增剂量给药。目前尚无针对PNPLA3的两项 I 期临床试验的数据。根据临床试验网站，预计完成日期分别为2021年10月和2022年12月。

二酰基甘油O-酰基转移酶2

在哺乳动物中，代谢能量以 TG 的形式存储在脂肪组织中，这种合成由两种不相关的酶二酰基甘油O -酰基转移酶1 (DGAT1) 和DGAT2 催化，它们几乎参与所有TG合成。缺乏Dgat1的小鼠在脂肪储存减少的情况下存活，而缺乏Dgat2的小鼠由于TG减少90% 而在出生后死亡，这表明 DGAT2 是负责TG合成的主要形式。由于NASH中TG的产生是由DGAT2催化活性驱动的，因此可以将DGAT2的抑制视为抑制 TG 合成和 NAFLD 疾病进展的潜在治疗策略。

在高脂饮食诱导的肥胖 (DIO) 小鼠和瘦素缺乏的ob/ob小鼠中，与对照 ASO或生理盐水相比，用 DGAT2 ASO 治疗使DGAT2mRNA 水平降低了50% 以上，而对DGAT1 没有影响。该治疗导致肥胖和瘦小鼠肝脏 TG 含量显著降低并改善肝脂肪变性，这与用 DGAT2 ASO 处理的原代小鼠肝细胞中观察到的 TG 合成显著减少和脂肪酸氧化增加一致。

此外，该治疗降低了DIO小鼠的肝脏 TG分泌率和血浆 TG 水平，并改善了血浆脂蛋白谱。然而，在非人类灵长类动物中进行的另一项研究表明，DGAT2 的急性和慢性抑制对血浆 TG 或 VLDL APOB 的产生没有显著影响，这引发了对 DGAT2 的选择性抑制是否足以治疗血脂异常的怀疑。目前，一项针对 DGAT2 的多剂量 ASO ION224 的适应性 II 期、多中心、随机、双盲、安慰剂对照研究正在进行中，每月一次在确诊 NASH 的成年受试者中给药，预计主要完成时间为 2022年9月。

另一项 II 期研究，在 BMI 介于 27kg m -2和 39 kg m -2之间、血红蛋白 A1c(HbA1c) 水平为 7.3-9.5% 且肝脏脂肪含量≥10%的参与者中，注射了 250 mg ION224，每周一次，持续 13 周。与安慰剂相比，这导致肝脏脂肪减少，不伴有高脂血症、血清转氨酶或血浆葡萄糖升高、体重变化或胃肠道副作用。治疗组之间的脂质参数相似，并且未检测到 HbA1c、胰岛素或稳态模型评估 - 估计的胰岛素抵抗 ( HOMA-IR ) 的变化。最常见的不良反应是在注射部位出现红斑，三名参与者因严重的不良事件停止了 ION224 的给药，强调了对NASH 患者进行 I 期和 II 期研究的重要性，以阐明靶向抑制 DGAT2 作为NASH 治疗的潜在未来和安全性。

胰高血糖素受体

2型糖尿病（T2DM）的标志性缺陷之一是高胰高血糖素血症。胰高血糖素由胰岛的α细胞分泌，通过增加肝葡萄糖的产生来抵消胰岛素的作用。在 T2DM 中，餐后和禁食状态下胰高血糖素水平升高，导致肝葡萄糖产生和输出增加，从而导致空腹高血糖。除了对葡萄糖和氨基酸代谢的生理作用外，胰高血糖素还可能通过影响肝脏 β-氧化和脂肪生成以及可能增加脂肪细胞中的脂肪分解而对脂质代谢很重要。因此，阻断胰高血糖素受体 (GCGR) 信号传导的抑制剂可能会抑制肝葡萄糖的产生，并成为降低 T2DM 患者高血糖的有用药物。

体内研究表明，GCGR基因敲除小鼠模型具有较低的空腹和餐后血糖水平，改善了口服葡萄糖耐量，重要的是，没有明显的低血糖症。血浆胰岛素、胆固醇和 TG 没有改变，而GCGR敲除小鼠的高胰高血糖素血症伴随着 α 细胞增生。据报道，腹腔内给予靶向GCGR的 ASO 可有效降低肝脏GCGR转录物、血浆葡萄糖、TG 和 FFA 浓度。此外，葡萄糖耐量得到改善，对胰高血糖素具有挑战的高血糖反应减少，而没有发生低血糖事件。在 T2DM 患者接受二甲双胍治疗的三项 II 期临床试验中，每周皮下注射靶向GCGR的 ASOIONIS-GCGRRx导致 HbA1c 显著降低，转氨酶呈剂量依赖性增加。未观察到其他安全问题，例如低血糖发作、血压改变或对生命体征的影响。与安慰剂相比，IONIS-GCGRRx 不影响平均肝糖原含量，但显着增加肝脂质含量和转氨酶水平。这些观察结果引发了许多安全性和有效性问题，突出了对人体肝胰高血糖素信号传导进行更多机制研究的必要性，这将有助于区分由靶向GCGR的 ASO可能引起的脱靶副作用。

3）其他新出现的肝脏代谢靶点

代谢疾病中，寡核苷酸治疗的其他肝脏靶点也不断出现，其中一些研究是基于候选靶点的人类遗传数据以及临床前模型和生化证据的信息，我们将在此进行讨论。

酮己糖激酶

基于核酸的治疗的候选靶点是酮己糖激酶（KHK，也称为肝果糖激酶），它是果糖代谢的第一个限速酶。果糖主要在肝脏、肠道和肾脏中代谢，果糖激酶和醛缩酶 B 将果糖转化为糖酵解-糖异生途径的中间体。果糖激酶（特别是高活性的 KHK-C 异构体）通过ATP催化限速磷酸化的果糖6-磷酸为果糖1,6-二磷酸。 KHK具有高K m并且不受其最终产品或变构的调节。果糖摄入过多时，高浓度的果糖会迅速流入糖酵解途径，为甘油三酯、葡萄糖和尿酸的产生提供成分。此外，果糖的高消耗会导致肝脏和肾脏的能量 (ATP) 消耗、炎症和纤维化，并已成为当前流行的肥胖、T2DM、CKD 和代谢综合征的罪魁祸首。

人类的KHK无效突变会导致一种称为必需果糖尿症的良性疾病，在摄入果糖和相关糖（蔗糖、山梨糖醇）后，血液中的果糖水平会升高，并且会出现果糖尿症。此外，缺乏KHK的小鼠在高脂肪/高果糖饮食中表现出 NASH 的减少特征。KHK 的小分子抑制剂(PF-06835919) 被证明可以预防高胰岛素血症和高甘油三酯血症，并减少果糖喂养时啮齿动物体内脂肪生成果糖衍生物的肝脏积聚和糖酵解。在健康参与者中，单次口服 PF-06835919 是安全且耐受性良好的。这些研究表明，靶向KHK的长效 siRNA可能对高果糖消耗的 T2DM 或 NASH 患者有益。类似于SGLT2 抑制剂对尿糖排泄的影响，除了增加肾果糖清除率外，KHK 沉默可能对血压降低、容量减少和体重减轻有其他多效性心肾影响。因为果糖代谢是在暴露于缺氧条件下（例如，心肌病、胰腺癌和结肠癌）的组织中被诱导的，因此KHK沉默也可能对 CVD、糖尿病性心肌病、CKD 和血管化不良的癌症具有保护作用。未来的研究需要仔细研究在肝脏中特异性抑制 KHK 与肾脏和肠道等其他组织相比的益处和缺陷。

黄嘌呤脱氢酶

痛风是最常见的炎症性关节病，当由于饮食、遗传和其他健康问题（化疗）等多种因素导致血清尿酸水平升高时，就会发生痛风。重要的是，血尿酸水平升高与多种合并症有关，包括 CVD 和代谢综合征。尿酸盐主要在肝脏产生；然而，最有影响的血清尿酸稳态调节因子是肾尿酸转运系统的组成部分，SCL22A12、SCL2A9和GLUT9的遗传变异对血清尿酸水平有显著影响。别嘌醇是一种黄嘌呤脱氢酶 (XDH) 抑制剂，是治疗痛风最常用的降尿酸疗法。它价格便宜且在一般情况下均有效，但经常效果不理想且剂量不足，主要是因为担心别嘌醇会对肾脏产生不利影响，从而无法达到目标尿酸盐水平 (<6.0 mg dl -1 )。此外，别嘌醇可引起 Stevens-Johnson 综合征、中毒性表皮坏死松解症、嗜酸性粒细胞增多和全身症状 (DRESS) 的药物反应和别嘌醇过敏综合征，这是一种罕见但令人担忧的与这种治疗相关的副作用。考虑到别嘌醇对肾功能的复杂关系和影响，反之亦然，在具有遗传易感性和/或痛风发作频繁的患者中使用 siRNA 疗法抑制XDH可能是该疾病的替代和有利的治疗策略。

线粒体甘油3-磷酸酰基转移酶

对来自英国生物库的 425671 名参与者以及肝病风险患者的外显子组研究进行分析，发现 GPAM 中存在与肝损伤和脂肪变性相关的基因变异 ( rs2792751 )。GPAM编码线粒体异构体甘油 3-磷酸酰基转移酶 (mtGPAT)，该酶催化脂肪代谢相关途径中甘油脂合成的初始和主要步骤。mtGPAT 表达受到营养调节，并且在肥胖啮齿动物或高碳水化合物饮食动物的肝脏中升高。在小鼠中mtGpat的基因消融将导致体重降低、性腺脂肪垫减少、肝脏TG含量降低、血浆TG和VLDL分泌减少以及血浆胰岛素水平降低，表明胰岛素敏感性提高。这种表型可能部分归因于脂肪酸氧化增加，因为 mtGPAT 的失活将酰基辅酶 A 优先导入 β-氧化并远离甘油脂合成。小鼠中的mtGpat消融还导致特定脂肪酸在磷脂中的sn1和sn2位置定位，棕榈酸酯较少，花生四烯酸酯较多。花生四烯酸的这种增加可能对类花生酸的产生以及膜流动性、渗透性和内吞作用具有功能意义，并且可能影响内在膜受体和转运蛋白的功能。总之，遗传和生化数据表明 mtGPAT 是肝脏TG的生理调节剂，有可能被用于RNAi 靶向治疗NAFLD。

线粒体酰胺肟还原成分

几项研究报道了一种常见的与 NAFLD 及其进展的保护作用以及与酒精相关和全因肝硬化的保护作用相关编码变体 ( MTARC1 p.Ala165Thr )。MTARC1在肝脏和皮下脂肪组织中表达，在那里它编码线粒体外膜蛋白胺肟还原成分。小鼠研究表明 MTARC1 可能参与肝脏药物和脂质代谢，然而，它在脂肪或肝脏代谢中的确切作用尚不清楚。此外，MTARC1p.Ala165Thr是否通过调节特定风险因素（例如，降低胆固醇）或通过直接的保肝作用来保护肝脏免受损害，目前尚不清楚。MTARC1 p.Ala165Thr 可防止肥胖或糖尿病患者的 NAFLD 发展。携带者与血浆脂质表型相关，其特征是TG升高、HDL-C、apoA-I、LDL-C 和 apoB 水平降低，而 CVD风险没有变化。发现MTARC1 p.Ala165Thr 携带者的肝脏相关存活率得到改善。此外，鉴定具有低 LDL 水平和高TG 的纯合预测 LOF 变体表明，纯合MTARC1缺乏症是可以耐受的，并导致类似于常见的 A165T 变体的脂质表型。总之，现有数据表明 MTARC1 可能是易发人群（即肥胖或T2DM）中 NAFLD/NASH 的潜在治疗性ASO/siRNA 靶标。

溶质载体家族16成员11

当下获批且最有效的靶向TTR全身性RNA药物，它减少了由功能获得性突变引起的错误折叠 TTR 蛋白的表达，从而导致 TTR淀粉样变性。靶向具有导致代谢疾病的功能获得性突变的转录物的 siRNAs/ASOs 的研究较少。一个例子是一个风险单倍型，在溶质载体家族16成员11 (SLC16A11)的编码区携带4个氨基酸替换的基因，该基因在墨西哥人群中与T2DM相关。SLC16A11在异源细胞中的表达增加了细胞内甘油三酯水平。此外，SLC16A11基因消融的小鼠没有代谢缺陷，而敲除小鼠肝脏中人T2DM 的SLC16A11变体的表达导致更多的TG积累并诱导胰岛素抵抗。这些发现表明，SLC16A11可能成为肝脏中RNA沉默寡核苷酸药物治疗T2DM、NAFLD和NASH的靶点。

3.寡核苷酸疗法治疗罕见遗传代谢类疾病

寡核苷酸疗法一个令人兴奋的应用是治疗罕见遗传代谢类疾病，扩展了个性化医疗的概念。几种已批准上市的用于治疗急性肝卟啉症和原发性高草酸尿症的药物最近显示出显著的临床效果和改善患者生活质量的益处。

急性肝卟啉症

急性肝卟啉症属于至少 8 种已知的卟啉症亚型，这些亚型是罕见的疾病，这种疾病是由于血红素生物合成途径的异常所造成的。它们共同点是具有卟啉或卟啉前体的异常积累。每个卟啉亚型都由相关酶的部分或完全缺乏导致酶活性降低，从而引起的特征性临床特征的关联来定义。

在血红素生物合成途径的所有酶中都发现了导致卟啉症的遗传缺陷，除了第一个限速酶 ALAS1。急性发作可能由多种因素触发，均导致 ALAS1的表达增加。当 ALAS1 活性被诱导时，遗传酶缺乏变得有限，但是会导致上游神经毒性卟啉前体 5-氨基乙酰丙酸 (ALA) 和胆色素原 (PBG) 的产生增加。

直到最近，急性卟啉症的唯一治疗方法是消除诱导因素，减少摄入碳水化合物和高热量食物以及肝移植。然而，这些治疗并不能预防急性发作，反而增加了肝纤维化和肝铁超负荷的风险，甚至需要终生免疫抑制。一种治疗急性肝卟啉症的新方法涉及使用靶向编码ALAS1基因转录物的siRNA ，以降低该酶在肝脏中的活性，以预防和治疗在四种急性肝卟啉症中发生的神经内脏发作间歇性卟啉症（AIP）、杂色卟啉症（VP）、遗传性粪卟啉症（HCP）和ALA脱水酶缺乏性卟啉症（ADP）。在 AIP 的临床前小鼠模型中，LNP 配制的Alas1 -siRNA 预防性给药可预防苯巴比妥诱导的生化急性发作约 2 周。在诱导的急性发作期间注射Alas1-siRNA 也在8小时内显著降低血浆 ALA 和 PBG 水平。这些效果比单次血红素注射更迅速、更有效。重要的是，Alas1 -siRNA 耐受性良好，在治疗剂量下不会引起肝血红素缺乏。

由 Alnylam Pharmaceuticals 开发的 givosiran在美国被批准用于成人，在欧盟被批准用于 12 岁及以上的青少年，是第一个获得批准的 GalNAc 欧联 RNAi 治疗剂。临床试验表明，与接受安慰剂的对照受试者相比，在 AIP 患者中，每月注射一次 givosiran导致肝脏 ALAS1 mRNA 水平持续降低，并且神经毒性中间体 ALA 和 PBG的水平几乎正常化。givosiran组50%的患者在干预期间没有发作，卟啉症的年化发作率降低了74%。

已知AIP与同型半胱氨酸稳态失调有关，导致血浆总同型半胱氨酸 (tHcy) 水平升高。有趣的是，ALAS1的沉默可导致 tHcy 及其前体蛋氨酸水平升高。AIP 和 givosiran治疗期间同型半胱氨酸代谢异常的分子机制尚不完全清楚，但由于 givosiran导致游离血红素肝池减少而导致的血红素依赖性酶胱硫醚 β-合酶活性不足可以解释加重的原因。其他诱发因素可能是维生素 B6、B12 和叶酸的缺乏，这些维生素可作为同型半胱氨酸代谢的辅助因子并降低同型半胱氨酸。此外，ALAS1 的辅助因子 5-磷酸吡哆醛 (PLP) 在同型半胱氨酸水平升高的患者中也经常降低。叶酸和维生素 B 的替代物已被证明可以降低同型半胱氨酸水平。因此，需要确定是否可以通过补充叶酸、维生素 B6 、B12 或 PLP 来降低 tHcy。此外，未来的代谢组学研究有必要调查其他血红素依赖性代谢途径（例如，CYP450）是否受到 givosiran治疗的影响。

图3. 急性肝卟啉症亚型和ALAS1 -siRNA 作用机制

原发性1型高草酸尿症

原发性高草酸尿症属于一组导致乙醛酸代谢异常的罕见遗传疾病。原发性高草酸尿症1型 (PH1) 是由丙氨酸乙醛酸氨基转移酶 ( AGXT ) 的隐性突变引起的，导致草酸盐产生过多，导致肾结石、肾钙质沉着症，并最终导致肾功能衰竭。来自啮齿动物、非人类灵长类动物和人类的遗传和实验证据表明，抑制乙醇酸氧化酶 (GO)（由HAO1编码）可能是一种有效且安全的机制，用于消耗 PH1 患者肝脏中草酸合成底物以预防这种疾病。这一观点得到了一份病例报告的支持，在该病例报告中，人类的HAO1无效突变被报道会导致孤立的无症状乙醇酸尿症，并且与肾脏或肝脏疾病无关。终生GO耗竭的个体且没有肝脏和其他疾病表明通过 RNAi 沉默GO是安全的。

有效性数据表明 GO 沉默可能对 PH1 患者有益，这些数据来自实验性临床前、非人类灵长类动物和人类数据，数据显示包括人类在内的各种模型的尿和血浆中草酸盐水平降低。由于GO酶位于缺陷型 AGXT 酶的上游，靶向GO的 siRNA 的作用机制与致病的AGXT基因突变无关。预计靶向GO对治疗PH2和PH3无效；然而，这些亚型可以通过特异性靶向肝乳酸脱氢酶 ( LDH ) 进行治疗。

图4. 草酸盐代谢和 HAO 的 RNAi 靶向以降低草酸盐水平

最近的三项独立研究提供了证据，证明 siRNA 抑制GO可减少原发性高草酸尿症小鼠模型中的草酸钙沉积。在脂质纳米颗粒 (HAO1-1) 中配制的 siRNA 被证明可以剂量依赖性地减少Hao1 mRNA和GO蛋白。接受单剂量 HOA1-1 siRNA 的Agxt1缺陷小鼠表现出尿中乙醇酸盐浓度增加，并受到保护免受肾损伤。此外，在 HOA1-1 治疗后的第5天，尿草酸水平（标准化为肌酐）降低。lumasiran是一种由 Alnyam 开发的靶向HAO1的 GalNAc 偶联 siRNA，试验显示儿童和成人尿草酸水平显著且持续减少，大多数患者 24小时尿草酸排泄低于正常范围上限的1.5 倍，在6个月后一组亚组患者肾钙质沉着症的改善。综上所述，lumasiran 是FDA第一个批准的用于治疗PH1患者的药物。现有数据表明，lumasiran 具有可接受的安全性，它可导致尿和血浆中草酸盐水平显著降低，大多数患者的尿草酸盐水平达到正常或接近正常范围。长期研究将确定HAO1沉默是否会出现肝肾副作用和乙醇酸盐水平长期升高的情况。

4.持续不断的挑战和未来发展方向

目前，用于代谢疾病的寡核苷酸疗法只能针对肝脏转录物来发挥治疗效果。下面，我们将讨论寡核苷酸疗法需要克服的关键挑战，以更广泛地使用这类疗法和寻求未来的发展方向

递送

治疗性寡核苷酸的成功高度依赖于细胞类型特异性靶向，从而避免了非靶组织中不需要的靶向活性。然而，将寡核苷酸有效递送至特定的细胞内作用位点仍然是一项重大挑战。迄今为止，大多数寡核苷酸治疗剂（以及几乎所有批准的核酸药物）都集中在局部递送（例如，眼睛或脊髓）或肝脏摄取。在不同代谢器官中，细胞特异性或siRNA/ASO富集递送的发展，将不可避免地实现针对常见和罕见代谢疾病的基因验证，以及其他合理靶点的开发和临床转化。

脂质、抗体和肽配体的共价附着，旨在影响生物分布、细胞摄取或组织特异性靶向，这可能会推进治疗应用以及扩大开发选择。例如，与十六烷基 (C16) 部分偶联的 siRNA 已显示出在中枢神经系统中安全和持久（约6个月）的基因沉默的前景，这可能为靶向控制中枢能量稳态的基因提供机会。在这方面一个有趣的基因靶标是GPR75，GPR75杂合突变的个体与对照小鼠相比，缺乏 GPR75 的小鼠体重平均减轻5.3公斤，肥胖几率降低 44%，并且表现出改善的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性。另一个有希望的发展是将ASO与胰高血糖素样肽1受体 (GLP1R) 的配体结合，这已经被证明可在体外和体内有效地将ASO货物递送至胰腺β细胞。成功靶向胰腺β细胞还可以沉默GDH基因（编码线粒体基质蛋白 GLUD1）、葡萄糖激酶 ( GCK ) 或 KATP 通道成分（ABCC8和KCNJ11）中的激活突变，这可能会改善高胰岛素血症患者低血糖发作的情况。

其他有趣的组织特异性靶标包括肌肉生长抑制素，这是一种迄今为止无法成药的TGFβ家族分泌蛋白，可抑制肌肉细胞生长。TGFβ 的沉默可能被用作遗传性肌肉萎缩疾病以及肌肉减少症的治疗方法，众所周知，肌肉减少症与各种代谢紊乱有关。在棕色和白色脂肪组织中，PGC1α 负调节因子的抑制（例如，Cidea、 RIP40）可用于激活产热代谢和氧化代谢，增加能量消耗并影响肥胖和相关合并症。最后，通过细胞类型特异性靶向递送，减少许多广泛表达的基因，从而可能会创造机会干扰许多疾病调节途径。例如，肝脏中普遍表达的肽酶DPP4的特异性沉默能够改善肥胖和糖尿病小鼠的全身葡萄糖代谢。

随着对引起代谢疾病的细胞和/或组织中的生理摄取机制更好地理解，将不可避免地开辟寡核苷酸递送的新方法，但其优点和缺点需要仔细评估。

寡核苷酸化学

寡核苷酸化学的进展和高度优化的具有化学修饰的核酸组合，有助于设计改进和可预测的ASOs和siRNA的PK和PD特性。通过使用高通量分析来确定最佳靶序列，并测量寡核苷酸位点特异性修饰对代谢稳定性、免疫反应和对核酸酶降解的抵抗力的影响，这一领域取得了进展。此外，基于修饰 RNA的晶体学数据的作用机制和结构信息，单独或沉默复合物的关键成分复合（即在种子区域、中央切割位点和 N 末端、PAZ、MID和 Ago2 的 PIWI 结构域），允许采用细致入微的方法来优化寡核苷酸和 Ago2 之间的区域特异性相互作用，从而提高 siRNA 功效并减少脱靶相互作用。使用位点特异性修饰进一步优化 RNA 诱导的沉默复合物 (RISC) 加载、siRNA 链选择和脱靶 RNAi 活性可能会进一步降低给予的 siRNA 剂量和化合物相关的毒性。

此外，辅料化学品或药物产品和代谢分解毒性的个别验证对于减少它们在靶组织和非靶组织中的积累非常重要。负责将修饰的寡核苷酸内化到细胞中并从内体逃逸以到达其在胞质溶胶或细胞核中的分子靶点的机制的其他组件知之甚少，并且核苷酸修饰对这些过程的影响尚未得到彻底研究。因此，对负责细胞摄取和寡核苷酸内吞体逃逸的关键蛋白的表征应有助于基于结构的信息生成，并使高通量筛选分析能够识别影响这些过程的优化修饰寡核苷酸模式。

适应症选择

利用人类基因数据提供的信息来预测治疗效果的大小以及预见长期靶点抑制可能产生的不利后果，从而指导候选靶点的选择。目前已获批准或处于后期开发阶段的大多数寡核苷酸疗法都针对具有疾病因果关系的人类遗传证据的基因。人类基因数据将继续在指导候选药物开发决策方面发挥重要作用，因为在许多情况下，识别具有LOF突变的个体已经正确预测了药物抑制的安全性和表型效应（例如，PCSK9 )。对预测 LOF (pLOF) 变体进行分类的人类遗传变异数据库不断增长，这为研究终身减少基因剂量的影响、确定相应的疾病生物学并评估其治疗靶向、疗效和安全性的潜力提供了机会。

然而，重要的是要注意，靶点可以耐受寡核苷酸治疗的药理学抑制，但不能耐受基因失活，因为 pLOF 变体经常影响所有组织，而 siRNA/ASO 的靶点抑制在组织分布和持续时间上有所不同。因此，在胎儿发育过程中和“脱靶”组织中更好的理解基因功能将有助于拓宽疾病靶点的选择范围。此外，可以通过调整ASO/siRNA 从而使靶基因表达降低 50-98%，表明它们在杂合变体对疾病有益但纯合 LOF (hLOF) 变体有害的情况下是有效的。最后，分析不断增长的基于基因和/或基因组群体的上位（基因-基因）相互作用数据库，将提供机会来识别遗传变异和被另一个位点的变异掩盖或增强的基因，这可以识别新的药物靶点，并可以预估联合寡核苷酸治疗代谢性疾病的有效性和安全性。

联合疗法

到目前为止，只有单独寡核苷酸疗法被评估可以用来治疗代谢性疾病。ASO/siRNA递送的最新进展产生了药物剂量问题和脱靶效应，使得理论上可以使用针对多种途径的联合RNA治疗或在共同途径中靶向多个基因，从而获得更大的疗效。例如，通过结合靶向HAO1和LDH的siRNA，可以更好地减少草酸排泄。

另一个不同的siRNAs协同可能影响代谢途径的例子是HSD17B13和PNPLA3的基因变异，它们与慢性肝病相关，但似乎也通过基因相互作用影响ALT和天冬氨酸转氨酶(AST)水平，以及肝脏疾病表型。从生化角度看，它们在代谢脂滴中的生物活性脂质物种方面可能具有协同作用。

最后，众所周知，BP 和 LDL-C 升高与缺血性心脏病、中风和血管疾病相关死亡率的风险增加有关，目前的治疗方案强调了降低血压和血脂的联合方法来减少心血管疾病的危险。因此，未来的研究有必要调查长效降脂和降血压的寡核苷酸联合疗法是否优于传统疗法。

RNA剪接

一个很大程度上未开发的领域是 RNA 剪接在代谢调节中的作用。大多数人类蛋白质编码基因产生不止一种转录物；然而，人们对蛋白质同种型的功能作用知之甚少。此外，在定义外显子-内含子边界和剪接机制识别的调控序列中，影响基因剪接的突变可能构成致病突变的10-30%。单独，用于调节前 mRNA 剪接的寡核苷酸已获 FDA 批准，用于治疗脊髓性肌萎缩症和杜氏肌营养不良症。

代谢相关疾病中选择性mRNA错误剪接的一个例子涉及核受体共受体(NCoR)，它通过招募染色质修饰酶HDAC3，介导核受体的抑制，如甲状腺激素受体、LXR和过氧化物酶体增殖物激活受体。激素和营养信号可以影响NCoR的选择性剪接变体的产生，从而发挥相反的转录效应。

例如，NCoRω 亚型抑制脂肪细胞分化，而 NCoRδ 增强脂肪细胞分化。小鼠的果糖喂养将NCoRω的肝脏表达转变为NCoRδ，这使它们易患饮食诱导的糖尿病。另一个例子涉及 RNA 结合蛋白 Fox-1 同源物 2 (RBFOX2)，它控制在与糖尿病性心肌病相关的心脏功能中具有重要作用的基因选择性RNA剪接。尽管RBFOX2 选择性剪接活性较低，但糖尿病患者心脏中的 RBFOX2 表达增加。在糖尿病患者的心脏中产生阻断 RBFOX2 介导的可变剪接的RBFOX2显性负同工型，与野生型 RBFOX2 相互作用并抑制 RBFOX2 靶标的可变剪接。值得注意的是，显性负RBFOX2表达是糖尿病患者特有的，可导致糖尿病患者的心脏早期致病。这些例子突出了开发靶向剪接治疗心脏代谢疾病的治疗方法的潜在机会。随着我们更好地了解错误剪接事件以及剪接异构体在正常生理和代谢疾病中的功能作用，这种策略可能会获得进一步的发展。

5.小结

随着越来越多的寡核苷酸药物被成功研发以及后期临床试验的相继开展，RNA沉默寡核苷酸疗法不断发展成为临床现实。这种疗法基于一个强大的多功能平台，以独特的行动模式和广泛的能力来作用于一些不可成药的靶点。寡核苷酸疗法的安全性和有效性已在最近几种心血管和代谢疾病适应症中得到证实，使得基于siRNA的FH、肝卟啉症和原发性高草酸尿症的疗法以及基于ASO的高乳糜微粒血症疗法获得批准。目前正在进行更多的临床试验，这些试验可能会改变高血压、CVD 和 T2DM 的治疗标准。

寡核苷酸疗法在肝外源性代谢性疾病领域的进一步扩展将依赖于将药物输送到脂肪组织、肌肉、心脏和胰岛的创新解决方案。这些重要的挑战可以通过工业界和学术界的共同努力，以及分子生物学、免疫学、药理学和化学领域的跨学科方法来得到最好的解决。最终，这些研究成果将为更多无法治疗或管理不善的疾病提供更有效的治疗方法，并进一步促进对精准基因医学更为深入地探索。相信在不久的将来会有更多基于寡核苷酸的疗法问世，为相关疾病患者带来福音。

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