重磅文獻解讀 | 解鎖生物屏障：基于RNA的復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日發表于《nature reviews drug discovery》的評論文章“Unlocking biological barriers: nonclinical safety considerations for RNA-based complex biologics”，是關于最近很火的生物偶聯寡核苷酸藥物(Bioconjugated oligonucleotides，BCOs)的非臨床安全性評價內容。

本書也會講解什么是生物偶聯寡核苷酸藥物，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，將執行任務的寡核苷酸（如 siRNA、ASO、核酸適配體等）與精準導航的生物分子或配體（如糖類、抗體、多肽、脂質等）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）調節基因表達。

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寡核苷酸藥物（AOC）——Delpacibart braxlosiran (Del-zota) 為例。

這款由 Avidity Biosciences 研發的藥物，主要用于治療杜氏肌營養不良癥（DMD44）。它也是全球首個進入3 期臨床的 AOC 藥物，預計 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）突變的杜氏肌營養不良癥患者產生肌營養素。

Del-zota由兩個關鍵部分組成：

1. 單克隆抗體 (mAb)： 靶向轉鐵蛋白受體 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），其序列設計用于誘導外顯子44跳躍。

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

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動物模型或人源轉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重要。替代藥物應表現出與臨床擬用藥物相似的靶向性、暴露-反應關系，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的分布。因此，非臨床策略必須考慮非靶點效應、組織外/靶點效應、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至關重要。

1. 組織特異性的遞送配體

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

1. 安全性藥理學

根據ICH S7A，心血管、中樞神經系統和呼吸系統評估通常伴隨重復給藥毒性試驗開展，必要時開展hERG 試驗。當BCOs針對全新或系統性重要通路（如免疫調節）或出現特殊應用場景（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

劑量選擇策略應以最大耐受劑量、最大可行劑量或藥理學相關暴露倍數為指導，例如基于曲線下血漿面積（AUC）或體表面積調整劑量的預測人體暴露量的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的應用，所以基于暴露量的劑量選擇尤為重要。

1. 重復給藥毒性試驗

根據ICH M3，用于慢性或長期重復臨床給藥的BCOs通常在嚙齒動物中開展最長六個月，NHPs為九個月的重復給藥毒性試驗。評估內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、轉運載體或 RNA 切割）。盡管非人靈長類動物常因靶點相關性而被選擇，但仍可能需要使用載荷和/或結合型態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化風險。

1. 免疫原性、細胞因子反應和抗藥物抗體

免疫原性和細胞因子反應是BCOs的關鍵考慮因素，因為它們可能激活先天免疫通路（如 TLR7/8 或 RIG I）和適應性免疫反應。因此，非臨床安全性評估應考慮細胞因子釋放、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在內的預測性體外方法，以及體內研究，都有助于評估細胞因子釋放綜合征和免疫介導毒性的風險。

ADA通常應在重復給藥毒性試驗中監測，因為它們可能改變暴露、減弱藥效或形成免疫復合物，從而使安全性評估變得復雜。檢測到ADA時，應評估其中和潛力及對暴露和藥效的影響。根據偶聯藥物設計和作用機理，有必要區分針對完整偶聯藥物與單個成分的免疫反應。

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性研究，用于識別非目標組織中的非預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涉及復雜的化學修飾，包括核苷類似物和改變穩定性和消除途徑的封帽結構，全面的生物分布特性分析對BCOs至關重要。必須考慮針對特定物種基因的特異性結合。各組織的暴露量對于評估療效與靶器官毒性的關聯至關重要。可以使用qPCR、基于雜交的檢測法或報告系統等方法評估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性中間體相關的遺傳毒性。

對于缺乏DNA整合潛力的寡核苷酸和經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證據權重（WoE）方法進行定制和指導。根據ICH S1B，可根據基于載體的證據和與監管機構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、生物分布和重復給藥毒性數據的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生殖發現時，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，這應綜合科學評估。

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

1. 監管考慮因素

BCOs是根據ICH M3（R2）和 ICH S6（R1）兩種特性開發的復雜模態，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RNA治療監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。及早且積極地與監管機構合作，對于在替代藥物的使用、模型選擇、非臨床終點及關鍵安全性研究的時機上達成一致至關重要。

1. 倫理和運營考慮

強烈鼓勵采用經過驗證的NAMs，包括體外系統、器官芯片技術、人本化模型和計算方法，以最大限度地減少動物使用，同時保持轉化價值，符合3R原則。適當的統計設計和隊列規模仍是確保對毒理學風險進行穩健特征的關鍵。

結語

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動、基于風險評估的科學框架，我們才能讓這些創新藥物安全地從實驗室走向臨床，造福更多患者。

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