核酸类药物的发展：历程与挑战

（一）反义核酸药物

早在20世纪60年代，科学家就提出了反义寡核苷酸的概念。而直到1978年，反义核酸调控基因表达的作用才真正得到证实：Zamecnik和Stephenson合成了一段长度为13个脱氧核苷酸序列的反义寡核苷酸，并成功地抑制了劳斯肉瘤病毒的复制和RNA翻译。据此，他们首次提出了反义寡脱氧核苷酸能够抑制特定基因表达的概念，并大胆预测了反义寡核苷酸在治疗病毒性疾病和肿瘤方面的前景。这一理念的提出奠定了反义核酸药物快速发展的基础。1998年，第一个反义核酸药物福米韦生（fomivirsen）在美国上市，反义核酸药物成为研究热点。治疗性反义核酸药物抑制癌基因、病毒基因以及内源基因的表达，已成为治疗肿瘤、感染性疾病等的重要候选药物。

（二）siRNA药物

1990年，Jorgensen报道了在矮牵牛中导入调控类黄酮合成的关键酶——查尔酮合酶，不仅不会增加花青素的合成从而开出颜色更深的牵牛花，反而会导致植株开出白色或白紫杂色的花朵。这种现象被称为共抑制作用，这是人类首次观察到导入的外源基因可以抑制具有同源序列的内源基因的表达，即RNA干扰（RNA interference，RNAi）作用。后来的研究证实RNAi是一种转录后基因沉默，即基因转录水平正常，但转录后的翻译过程受到了抑制。1995年，美国康奈尔大学的Su Guo博士在利用反义RNA阻断线虫基因表达的试验中发现，正义RNA和反义RNA都能阻断线虫基因par-1的表达。1998年，华盛顿卡内基研究院的Andrew Fire和Craig Mello证实，正义RNA抑制同源基因表达是由于体外转录制备的RNA中产生了双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA），真正抑制基因表达的是双链RNA，并据此提出了RNAi的概念。2006年他们因为在RNAi机制研究中的重要贡献而获得诺贝尔生理学或医学奖。此后双链RNA介导的RNAi现象陆续在真菌、果蝇、拟南芥、锥虫、水螅、涡虫、斑马鱼等多种真核生物中被发现，并逐渐证实植物中的转录后基因沉默、共抑制作用及RNA介导的病毒抗性、真菌的抑制现象等均属于RNAi在不同物种的表现形式。随着RNAi机制的逐步阐明，siRNA药物在基因研究和临床治疗领域展示出巨大的作用。

（三）miRNA药物(www.xing528.com)

MicroRNA（miRNA）是一类内源性非编码单链RNA分子，也具有转录后基因沉默的功能。其基因沉默的机制是通过与目标分子的mRNA特异性结合从而抑制目标基因的翻译过程。1993年，Lee等在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中发现了第一个可时序调控胚胎后期发育的非编码基因lin-4。2002年，Reinhart等又在秀丽隐杆线虫中发现了第二个异时性开关基因let-7。2001年10月Science杂志报道了三个实验室从线虫、果蝇和人体克隆的几十个类似线虫lin-4的非编码小RNA基因，这些基因被命名为microRNA。之后科学家陆续从各种生物体包括病毒、昆虫以及灵长类动物中发现了数以万计的miRNAs。目前这些miRNAs的相关信息可在miRBase网站（www.mirbase.org）中查询。大量研究证实，miRNA参与生命过程中的各种重要进程，包括胚胎发育、免疫调节、代谢以及细胞周期、分化、凋亡等过程。miRNA还与包括肿瘤在内的各种疾病有密切关系，开发以miRNA为基础的核酸类药物已成为基因治疗等疗法的重要手段。

（四）基因治疗药物

基因治疗的设想由来已久，然而真正进行临床试验是近三十年才开始的。随着人类基因组计划的完成以及对基因与疾病关系研究的不断深入，基因治疗的适用范围不断扩大，从最初的单基因遗传性疾病扩展到多基因多突变的肿瘤以及其他复杂性疾病领域。1990年美国进行了人类第一例体细胞基因治疗，将腺苷脱氨酶（ADA）基因导入一名严重复合免疫缺陷综合征（SCID）的4岁女童体内。治疗采用病毒介导的离体导入法，即利用逆转录病毒载体将野生型ADA基因导入离体培养的患者白细胞中，并用白介素-2刺激增殖，再经静脉输入患者体内。每1～2个月治疗一次，8个月后患者体内ADA水平达到正常值的25%，治疗获得成功。此后，世界多个国家对包括肿瘤在内的一系列重大疾病进行了多项基因治疗试验，均取得了不同程度的治疗效果。目前基因治疗的范围已经扩展到肿瘤、心血管疾病、神经系统疾病和传染性疾病等，显示了良好的应用前景。