遗传病和罕见病寡核苷酸疗法的递送架构：基于 GalNAc 的肝细胞靶向与肝外转化

《Journal of Controlled Release》：Delivery architectures for oligonucleotide therapeutics in genetic and rare diseases: GalNAc-based hepatocyte targeting and extrahepatic translation

• 递送架构，而非仅仅序列，决定了寡核苷酸的覆盖范围。
• GalNAc–siRNA 是肝细胞递送的成熟标杆。
• 组织暴露、有效递送和临床获益是三个不同的概念。
• 源细胞靶向可以治疗超越靶向组织表型的疾病。
• 平台证据仍然是架构、载荷和产品特异性的。

**引言**

许多罕见病是由基因定义的，但其病理生理机制往往难以通过传统小分子或抗体进行靶向。致病机制可能涉及毒性功能获得性转录本、异常剪接、重复扩展毒性、细胞内酶、定位错误的蛋白质，或没有可及结合口袋的蛋白质 [1], [2], [3]。RNA药物之所以能直接干预这些机制，是因为治疗序列可以从遗传信息中设计出来，同时保留熟悉的化学和制造框架 [1], [2]。这一特征在罕见病中尤为重要，因为因果关系变异或转录本通常是已知的，而快速从基因型到候选序列的路径可能具有临床意义。患者定制的反义寡核苷酸（ASO）milasen 展示了如何为单个罕见遗传病压缩分子诊断、序列设计、制造和首次人体治疗的流程，但这一先例本身并不能解决更广泛RNA药物类别的递送问题 [4], [5]。

RNA药物并非单一模式。它们包括招募Argonaute 2进行催化性mRNA切割的小干扰RNA、招募RNase H1进行靶向RNA降解的反义寡核苷酸、剪接调节反义寡核苷酸、空间阻断寡核苷酸，以及主要用于外显子跳跃策略的磷酸二甲酰胺吗啉代寡聚物 [1], [2], [6], [7]。这些模式在机制、化学、链架构和细胞内机制上存在差异。然而，它们面临共同的转化制约。治疗序列只有在分子到达适当组织、进入与疾病相关的细胞、保持完整足够长以进行有效的细胞内结合，并且以可接受的剂量和间隔用于慢性或进展性疾病时，才能成为一种药物。因此，递送不仅仅是下游的制剂任务，它是RNA药物药理学的一部分。

本综述聚焦于寡核苷酸治疗药物的递送架构，而非对寡核苷酸化学修饰的全面目录。化学稳定仅在影响递送、持久性、细胞内活性、连接子行为、代谢物形成或安全性时进行讨论。为清晰起见，我们区分三种产品架构类别：(i) 合成寡核苷酸偶联物和多元支架，包括小配体、亲脂性、肽、CpG连接和双价构建体；(ii) 蛋白质基寡核苷酸偶联物，包括抗体和Fab基的AOC；(iii) 超分子制剂，此处主要以LNP制剂的siRNA为代表。局部途径如鞘内、玻璃体腔内、视网膜下和吸入给药被视为途径启用的递送策略，而非分子递送手柄或产品类别。因此，我们集中于靶向组织、给药途径、递送手柄、连接子或共价连接、细胞内转运、与递送相关的化学稳定、组织分布、药代动力学、药效动力学、剂量、安全性监测和监管证据。这些变量如图1所示。

Patisiran 首次确立了RNAi可以通过静脉给药的脂质纳米颗粒产品为人类带来临床获益 [8], [9]。随后，GalNAc偶联通过将有丝氨酸靶向整合到siRNA分子中，产生了一种不同的临床格式。三叉GalNAc呈现通过去唾液酸糖蛋白受体支持皮下肝细胞递送，广泛的稳定化学支持持久的RNAi药理学 [10], [11], [12], [13], [14]。截至2026年7月18日证据截止，已有七款FDA批准的GalNAc–siRNA药物在肝细胞表达的靶点中验证了这一原则，包括ALAS1、HAO1、PCSK9、TTR、LDHA、SERPINC1和APOC3 [15]–[24]。这些产品涵盖急性肝卟啉症、原发性高草酸尿症、高胆固醇血症、转甲状腺素蛋白淀粉样变性、血友病和家族性乳糜微粒血症综合征。表1列出了它们批准的适应症、给药方案、平台特征、关键性证据、免疫原性发现和选定的安全性考量。

GalNAc的启示比siRNA更为广泛。相同的肝细胞靶向逻辑也已扩展到ASO治疗药物，包括用于遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性多发性神经病（epelontersen）、家族性乳糜微粒血症综合征（olezarsen）和遗传性血管性水肿（donidalorsen） [25], [26], [27]。这些例子并不意味着ASO和siRNA可以互换，但支持了一个更窄且更有用的观点：受体导向的递送手柄、受体生物学、途径和肝细胞摄取逻辑可以在RNA药物类别间共享，即使载荷化学和作用机制不同。这就是为什么GalNAc–siRNA在本综述中被用作主要临床验证模型，而ASO和PMO示例则在选择性使用时，用于阐明共享的递送原则。

此外，GalNAc案例界定了当前递送成熟度的边界。肝细胞对于配体导向的RNA递送来说是异常宽容的。它们表达高密度且快速循环的受体，位于有窗孔的窦状内皮后面，并且经常控制循环蛋白或代谢物，提供方便的系统性药效动力学读数 [12], [13], [14], [28], [29], [30], [31]。这些条件很少在肝外同时出现。涉及中枢神经系统（CNS）、骨骼肌和心肌、眼、肺、肾脏、免疫细胞或脂肪组织的罕见病对递送提出了不同的要求。相关细胞可能受到血管屏障的保护，分散在大组织质量中，只能通过程序性途径访问，或由疾病状态而非稳定的谱系身份定义。图2说明了这一不均匀的组织景观，表2列出了按组织、模式、递送手柄、途径、组织分布证据、功效或药效动力学读数、PK和剂量考量，以及观察或预期到的安全性危害的代表性平台。

新兴的肝外平台表明，该领域正在从以肝脏为中心的成功故事转向组织特异性递送架构。鞘内C16和双价siRNA利用脑脊液（CSF）区室绕过血脑屏障（BBB），支持CNS靶点结合 [32]–[38]。转铁蛋白受体1定向的抗体-寡核苷酸偶联物使用受体介导的摄取将siRNA、ASO或PMO载荷递送到骨骼肌和心肌 [39]–[43]。其余组织的临床成熟度各不相同。吸入肺RNAi已产生人类药效动力学证据并进入2a期开发，脂肪靶向RNAi处于1/2a期开发中。相比之下，眼和肾靶向的合成偶联物仍处于临床前阶段，而局部CpG-STAT3 siRNA偶联物的注册1期研究已被撤回 [44], [45]。在这些平台中，临床成熟度取决于递送手柄、连接子、载荷、途径、组织分布、细胞内处理和疾病生物学的共同行为。

罕见病使这些要求尤为明显。罕见病项目通常无法依赖大规模、冗余的结局试验。它必须将分子机制、向疾病相关细胞类型的递送、靶点结合、生物标志物质量、自然病史、给药可行性和安全性监测连接成一个连贯的证据包。这就是为什么罕见病转化不仅仅是RNA药物早期市场进入策略，而是一种严格的测试，以确定递送架构是否成熟到足以支持小人群开发。FDA的"可信机制框架"指南草案和"平台技术指定"指南草案均为草案且不具有约束力，但它们信号化了监管机构对具有科学先验知识依据的基因靶向治疗和平台技术日益增长的关注 [46], [47]。

遗传和罕见病仍然是本综述的临床焦点。选择的涉及高胆固醇血症、哮喘、肥胖症和心血管适应症的例子作为递送平台比较器被包含，因为它们有助于了解组织可及性、细胞内药理学、重复给药安全性、制造和实际给药。它们的作用是识别对遗传和罕见病项目可能相关的递送原则和开发制约，而不是提供常见疾病治疗的全面覆盖。临床功效和获益-风险结论仍然是适应症特异性的。

第2节定义了主要的架构变量，包括载荷模式、产品架构类别、递送手柄、给药途径、连接或载体处理、细胞内转运，以及与递送相关的化学稳定。第3节以GalNAc–siRNA作为成熟的肝细胞标杆，并讨论GalNAc–ASO例子作为寡核苷酸模式间共享受体和途径依赖性靶向逻辑的证据。第4节比较了CNS、肌肉、眼、肺、肾脏、免疫细胞和脂肪组织的肝外策略。第5节考察了源细胞与疾病细胞靶向、证据层级、途径-负担比例性，以及小人群开发。第6节考虑了架构特异性的平台可移植性和监管证据。第7节讨论了未解决的障碍，包括有效的细胞内递送、组织覆盖、毒性、儿科开发、实施和可及性。核心论点是寡核苷酸治疗药物是基因可编程的，但其临床覆盖范围由递送架构决定。

本文被设计为结构化叙述性综述和证据图谱，而非系统综述或荟萃分析。对PubMed/MEDLINE和ClinicalTrials.gov进行了针对性搜索，并补充了FDA处方信息、指南文件、EMA和PMDA资料、会议发表摘要和官方申办方披露。搜索词结合了寡核苷酸模式术语，包括siRNA、小干扰RNA、反义寡核苷酸、ASO和PMO；递送架构术语，包括GalNAc、C16、亲脂性偶联物、双价siRNA、抗体-寡核苷酸偶联物、AOC、TfR1、肽-寡核苷酸偶联物和LNP；以及组织、途径、疾病和项目特异性术语。查阅了相关原始研究和综述的参考文献列表以识别额外的主要报告。搜索和项目状态验证更新至2026年7月18日。

证据来源根据所评估的主张进行优先排序。官方处方信息和监管机构决定用于审批状态、适应症、剂量和标记安全性信息。官方临床试验登记册用于试验阶段、招募状态和研究处置。同行评审的临床报告被优先用于人类药效动力学和功效结果，而同行评审的非临床研究则用于机制、组织分布和细胞内处理的主张。会议发表摘要和申办方披露在更权威的来源不可用时被纳入，并明确标识为初步的。非寡核苷酸制剂的研究未被用作寡核苷酸递送架构的直接证据。撤回、终止或暂停的研究不被计为活跃的临床验证。

临床成熟度被分配给特定的产品架构-途径-载荷组合，而非作为一个整体的器官。证据被分类为监管批准、同行评审临床证据、注册活跃临床开发、初步会议或申办方披露的人类证据、非人灵长类转化证据，或临床前概念验证。本综述强调代表性递送架构和临床信息项目，而非详尽列举。初始景观评估使用2026年7月18日证据截止。修订期间纳入的后续发展以其报告日期和来源类型标识。

**寡核苷酸治疗药物的递送架构**

寡核苷酸治疗药物不仅仅由其核苷酸序列定义。其药理学反映了载荷类别、产品架构类别、化学稳定模式、分子递送手柄、连接或载体处理策略、给药途径、细胞内转运途径，以及与疾病相关的细胞类型的共同行为。这些层次在siRNA、ASO和PMO治疗药物之间不可互换。siRNA必须保留与ASGPR生物学和多元GalNAc呈现兼容的双链特性。

GalNAc范式始于去唾液酸糖蛋白受体（ASGPR）。ASGPR是肝细胞富集的C型凝集素受体，识别循环糖蛋白末端的半乳糖和N-乙酰半乳糖胺残基。估计ASGPR丰度为每个肝细胞有数十万个受体，尽管在任一时刻只有部分暴露在窦状表面 [12], [28], [29], [30]。受体经历快速的网格蛋白介导的内化和循环，

**为什么肝外递送是组织特异性的**

GalNAc–siRNA在肝细胞中的成功并未为其他器官提供通用模板。肝脏平台依赖于高密度且快速循环的ASGPR、有窗孔的窦状可及性、广泛的细胞内持久性，以及经常产生循环或尿液药效动力学读数的靶点的有利汇聚 [12], [13], [14], [28]。在肝外，这些促成特征中的一个或多个通常缺失。

因此，主导障碍因...

**罕见病转化：源细胞逻辑、证据层级和小人群开发**

罕见病通常被视为寡核苷酸治疗药物的有利切入点，因为因果关系基因或转录本通常是已知的，且未满足需求很高。然而，基因定义并未消除递送问题。在小人群中，开发项目必须建立从产品架构和组织可及性到靶点结合、疾病相关药理学、实际给药策略和可接受的获益-风险轮廓的连贯链条。第4节...

**从递送架构到平台感知的证据生成**

第5节概述的开发要求为考虑先验递送经验的监管使用提供了基础。

这一概念现在跨越了整个治疗景观。一端是个性化和纳米罕见病治疗，其中序列可为单个患者或非常小的分子定义群体设计。另一端是慢性常见疾病，其中相同的递送架构必须支持重复给药、制造规模、群体安全性...

**RNA药物递送的突出挑战和未来方向**

剩余的挑战涉及有效的细胞内递送、组织覆盖、序列和靶点依赖的安全性、儿科和特殊人群开发，以及可及性。

本节重点关注应对这些局限性所需的衡量指标和开发优先级。

结论：RNA药物具有遗传可编程性，但其临床适用范围最终取决于递送架构。Patisiran首次证明，通过脂质纳米颗粒（LNP）制剂产品，RNA干扰能够在人体中产生临床获益[8]、[9]。随后，GalNAc偶联技术通过将有针对性的肝细胞靶向配体整合到定义的寡核苷酸结构体中，建立了一种不同的临床范式。截至2026年7月18日的证据截止日，已有七款FDA批准的GalNAc–siRNA药物。

CRediT作者贡献声明
Chan Hyeok Lee：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，调查研究。
Hyunjun Moon：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，调查研究。
Kang Hyeok Lee：撰写——审阅与编辑，可视化，调查研究。
Jin Hee Na：撰写——审阅与编辑，调查研究。
Jeong Uk Choi：撰写——审阅与编辑，调查研究。
Jin Woo Choi：撰写——审阅与编辑，指导，概念构思。
Sangmin Lee：撰写——审阅与编辑。

利益冲突声明
作者声明不存在任何竞争性经济利益。

致谢
本研究获得以下资助项目的支持：2026年食品与药品安全部（MFDS）拨款（RS-2024-00395923）、韩国国家研究基金会（NRF）生物医药技术发展计划（由信息与通信技术部MSIT资助，RS-2025-02219039）、教育部资助的NRF基础研究计划（RS-2025-25414953），以及韩国政府（MSIT）资助的NRF拨款（RS-2026-25494520）。图示使用 //BioRender.com 创建。

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