前 言
1859年，Francis Crick提出中心法则，科学界对DNA与RNA的研究拉开序幕；1990s，研究人员在线虫转录过程中发现了RNA干扰（RNAi）现象；2002年，RNAi被《Nature》评为十大科学成就之首；2006年，Andrew Z. Fire和Craig C. Mello因发现RNAi现象，获得诺贝尔生理学或医学奖。
具体而言，RNAi现象由siRNA介导实现，siRNA是一段20~24nt的双链RNA分子，通过递送技术进入细胞后与一系列酶结合形成RNA诱导的沉默复合物（RISC），与RISC复合物特异性结合的内源mRNA会被切割为无法翻译的RNA碎片，同时非特异性结合会对核糖体形成空间位阻，也能够使得该基因片段沉默。
图1. RNAi作用机制
接近30年的光景，RNAi技术能从最开始的发现、到技术突破、再到临床应用可谓一波三折，而最终能够走向商业化，除了其在精确沉默致病基因方面的极大潜力，更加离不开一众biotech及其科学家们攻坚克难、突破技术壁垒，其中最有名便是siRNA药物研发三剑客Alnylam、Arrowhead和Dicerna。
这三家企业从诞生以来有着不同的发展历程和发展高度，而未来，三剑客又将去往何处？
01 细数三剑客发展之路
在RNAi发展的浪潮中，三剑客虽有着不同的发展轨迹，但都随着时间的沉淀搭建了完善的技术平台，有的企业也已走向产品商业化的道路。
图2. 三剑客发展里程碑
Alnylam是行业龙头，成立于2002年，诞生之初就由John Maraganore担任CEO，研究团队配置拉满，包括诺贝尔生物医学奖获得者Phillip Sharp，生物物理化学家Paul Schimmel、分子生物学家David Bartel、生物化学家Thomas Tuschl和分子生物学家Phillip Zamore等。此后，创始团队便坚定不移地组织推进RNAi的研究工作。2006年，Alnylam团队突破了LNP递送技术，且成功开展了第一项RNAi临床（ALN-RSVO1），这是RNAi发展历史上的重要里程碑。随后的2010年，Alnylam便经历了第一次发展低潮，在两次裁员的断臂求生后，通过组织变革和战略计划实施起死回生；同时，团队科学家Muthiah Manoharan突破了 GalNAc偶联技术，这是RNAi发展历史上第二个重要的里程碑。2018年第一个产品Patisiran上市，用于治疗ATTR-PN；随后疫情袭来，RNA技术的火热发展进一步推高了Alnylam股价。2023年，Alnylam财报显示营收达到$1.24Bn，增长40%，RNAi龙头当之无愧。
Arrowhead是技术流派，成立于1989年，虽然成立时间最长，但前期业务定位不清晰，直到上市后遭遇财务危机，Chris Anzalone才大刀阔斧地剥离其他资产，专注发展RNAi技术。作为行业老二，最大的阻碍就是突破老大Alnylam的专利限制。Arrowhead首先研发出了NAG37递送化合物，后将其升级成现在的TRiM平台，同时在2011年、2015年分别收购了Roche和Novartis的RNAi资产，完成了专利技术的储备。Arrowhead经历过两次危机，第一次是2011年的全行业危机，第二次是2017年乙肝的ARC-520的II期临床试验因安全性问题被FDA叫停，危机使得企业喊出“活下去”，裁员1/3、回归研发。此后，从2019年开始，Arrowhead便舍弃了原有股权融资的方式，开启靠BD维持企业运营的时期，合作企业包括J＆J、GSK、Amgen、Takeda等MNC。Arrowhead的发展可谓时运不济，成立时间最长，至今却没有一个管线走向商业化。
Dicerna是时代宠儿，自2007年成立，站在Alnylam和Arrowhead的肩上成长，一路走的算是比较顺利。在技术层面，Dicerna是Alnylam的追随者，在2014年使用LNP递送技术开展了第一个临床，此后专注于突破Anylam的GalNAc专利壁垒，建立了GalXC™和GalXC-Plus™ RNAi平台，在2015年时应用在DCR-PH1 在 PH1患者中的Ⅰ 期研究中。Dicerna与大厂有着紧密的合作，包括Lilly、Novo Nordisk和BI等，最终在与Novo Nordisk的合作中擦出火花，在2021年被Novo nordisk斥资$3.3Bn收购，并入其商业版图中。相比其他两家企业，Dicerna从此背靠大树，专心推进此前的管线临床。2015年进入临床的DCR-PH1，也在2023年开花结果，FDA批准了Rivfloza（Nedosiran，DCR-PH1）注射液上市，用于PH1患者的治疗。
目前，三家企业中仅有Alnylam和Dicerna（Novo Nordisk）有管线成功上市，其中Alnylam共有5款（1款Norvartis拥有权益），Dicerna拥有1款，这6款药物也是迄今为止获FDA批准的siRNA药物。2023年，Alnylam五款药物总销售额$1596Mn，且维持了较高的增长率，Alnylam在三剑客的排位中暂时处于领先。
图3. 2023年RNAi药物销售额
表1. 已上市RNAi药物
02 技术平台大比拼
siRNA是双链生物大分子，需要通过有效的递送技术才能高效进入胞内发挥作用，免受血清中核酸酶的影响、绕过免疫系统和避免被肾脏清除。
递送系统可以分成裸露 RNA 修饰、脂质体纳米递送系统、共轭连接递送系统和其他递送系统。
表2. RNAi药物递送系统
LNP递送系统
RNAi最开始的递送方式是采用脂质纳米颗粒 （LNP） ，最早是由Alnylam开发出来的。具体而言，LNP是化学合成的多组分脂质配方（~100 nm），包封siRNA递送到靶组织，保护siRNA免受核酸酶降解。LNP对载脂蛋白E（apoE）具有高亲和力，载体蛋白E是肝细胞表面低密度脂蛋白受体（LDLR）的内源性配体，因此LNP会优先分布到肝脏。
利用LNP技术的RNAi疗法通过静脉（IV）给药，Alnylam第一个批准的RNAi疗法ONPATTRO（patisiran）就是基于LNP的递送平台。
图4. LNP作用机制
应用LNP虽然包封效率高，但会带来体内毒性和体积较大等问题，因此LNP显然并不是siRNA的最佳递送方案。
GalNAc递送系统
就在研发进程一筹莫展的时候，得益于Alnylam的“20%时间规则”，Alnylam鼓励科学家用20%的时间去实现自己的想法，科学家Muthiah Manoharan通过一次又一次的实验突破了 GalNAc偶联技术，Alnylam再一次引领了RNAi的递送技术。
具体来说，GalNAc（N-乙酰半乳糖胺）是去唾液酸糖蛋白受体（ASGPR）的高亲和配体，通过酸敏感化学连接子与小核酸药物偶联，借助在肝实质细胞表面特异性表达的ASGPR内吞进入细胞后脱离，寡核苷酸在胞内发挥作用。GalNAc偶联的RNAi药物通过皮下注射给药（静脉给药会被肾脏迅速清除），延长参与循环时间，可以做到数月至半年给药一次。
同样是GalNAc偶联平台，发明者Alnylam应用研发专利占据了先机，而后来者Arrowhead、Dicerna又如何突破技术壁垒？
图5. 三剑客的递送化合物结构
给Alnylam带来巨大成功的L96专利是个颇为复杂的分子，寡核苷酸分子的3’端先连接至五元环linker，再伸出一个三叉戟状的结构，每个分叉的末端各连接一个GalNAc分子。Alynlam对这个结构分别申请了2个专利，一个是五元环linker的专利WO2004094595，同时把五元环结构扩展到包含六元环；另一个是三叉戟结构专利WO2009073809。
专利保护范围大，而且L96在效果和成本做到了极致的平衡，给后来企业留下的空间并不多。
Arrowhead出了两个招式成功绕过了L96：第一个是把GalNAc连到寡核苷酸的5'端，GalNAc从固相合成的起点变成了终点；第二个是去掉环状linker结构。经过这两步，巧妙地绕过了专利限制，形成了Arrowhead专属的TRiM平台。
Dicerna将原有的siRNA结构通过四个核苷酸的连接改造成了一个发卡型结构，形成了单价GalNAc偶联的独特四环结构，这一结构模拟了体内RNA干扰的现象，可以被Dicer酶识别切割成传统的双链RNA，相当于是一种前药。这种结构可增强偶联物的稳定性，同时增加与ASGPR的亲和性，但美中不足的是成本有所增加。
表3. 三剑客递送平台特征及优缺点
GalNAc技术解决了肝内递送的问题，但RNAi药物递送最大的难点其实是实现肝外递送，以扩展更多的靶点。因此，在肝外递送技术方面，三剑客各显神通，通过各种方式对自家平台进行升级，以抢占肝外适应症先机。
Alnylam总是引领着行业的发展，建立了围绕化学修饰和递送技术的护城河，在修饰技术上从STC 到 ESC 再到 ESC+，通过不同的RNA修饰持续提升GalNac的靶向性以及药效，siRNA寡头地位持续凸显。
表4. Alnylam修饰递送技术平台技术特征及优势
Arrowhead的TRiM平台的肝外递送能力也已被初步验证，已显示出应用于多个组织的潜力，如肺、肌肉、中枢神经系统等。
Dicerna也优化了原有的GalXC平台，也将GalXC升级成了GalXC-Plus，包括可选择的核酸结构、各种配体，由此使得RNAi药物能够输送到多种组织，包括中枢神经系统、肌肉、脂肪组织、肿瘤等。
图6. GalXC-Plus平台特征
拥有强大的递送技术平台，且通过增加修饰手段不断迭代原有平台提升药物递送的精确性和持久性，是三剑客在短时间内扩展管线的强力支撑。
03 三剑客将去往何处
技术固然重要，根据技术平台选择合适的适应症并高效推进临床，是biotech成为bipphrama的核心，通过药物临床管线的推进情况可以看出三剑客各自的发展策略。
目前，Alnylam和Arrowhead仍处于高效研发的状态。Arrowhead虽无产品上市，但各阶段的临床管线与Alnylam接近，其中，进入临床Ⅲ期的管线Alnylam有5个，Arrowhead有4个。Dicerna自从被Novo Nordisk收购后整体研发节奏放缓，其中Ⅰ期临床数量最大，共有5个。
图7. 三剑客上市药物及临床管线数量
适应症的布局方面，三家企业主要布局领域是遗传病、消化道和新陈代谢疾病、神经系统疾病、心血管疾病、感染性疾病和肿瘤，已从原先的遗传罕见病研发方向逐渐向慢性大病扩展。
图8. 三剑客管线适应症分布
Alnylam得益于先进的递送技术可实现在多组织的递送，布局较为均衡，其中，消化道和新陈代谢疾病是布局最多的领域，例如NASH和2型糖尿病等。Arrowhead布局最多的领域是消化道和新陈代谢疾病，较为特殊的是，Arrowhead已验证向肺部组织递送RNAi的技术，是唯一一个在呼吸系统领域布局的企业，通过ARO-MUC5AC、ARO-RAGE和ARO-MMP7验证了可行性。Dicerna整体管线较少，布局最多的是癌症领域，具体适应症为实体瘤。
综合来看三剑客的管线布局情况：
Alnylam选择多点开花，通过多种递送平台实现多种慢性病适应症的布局，且中后期管线已有11个，按照其超高的临床转化率，未来将会有一批药物陆续上市；Arrowhead选择主攻代谢、心血管两大适应症领域，同时利用其递送平台开辟RNAi在呼吸系统领域的应用，各期管线数量安排较合理，如果有商品能成功上市验证其技术，未来可期；Dicerna研发后势稍显不足，前期与各企业的合作管线大部分停止，好在背靠大树，给予充足时间和研发经费向肿瘤方向挺进。
目前，除了被收购的Dicerna未提出战略及发布财报数据，另外两家企业已相应地提出发展战略。
Alnylam提出了p5×25”战略，计划在2025年前拥有超过20个临床项目，Arrowhead也提出了“20 in 25”发展战略，计划在2025年将有20种合作或全资拥有的药物进入临床试验或者上市。然而，支撑biotech临床开展和转变成为biopharma需要大量的资金支撑，如果没有产品销售自我回血，则需要靠融资支持。
Alnylam营收来源主要是产品销售、BD合作费用和特许经营分成。自2019年开始，5款产品上市且销售额增长迅速，正往盈亏平衡的方向发展，预计如果营收保持当前CAGR 40%的增长率，将会在2025年实现盈亏平衡，实现正向良性循环发展。Alnylam的经营风险在于慢性常见病的临床规模较大，入组患者人数多，研发费用水涨船高，这将导致现金流承压，影响各项临床的推进速度。
图9. Alnylam财报数据（2019~2025E）
Arrowhead由于没有产品上市，随着大量开展临床，研发费用近五年来以CAGR 34%的趋势增长，虽然营收也逐年提升，但主要来源是BD合作，且首付款金额都不高。因此，Arrowhead处于持续亏损的阶段，每年至少要有一笔BD合作才能维持研发和运营。2023年财报显示现金及等价物为$111Mn，如没有下一步融资将面临现金流危机。所以，在没有产品上市前，拓展融资渠道仍是Arrowhead的重点工作。
图10. Arrowhead财报数据（2019~2023）
05结语
RNAi作为新型治疗手段，实现0到1的突破需要研发企业有着虽千万人吾往矣的气魄，而三剑客Alnylam、Arrowhead和Dicerna上下而求索，作为排头兵攻克RNAi的递送修饰技术，验证RNAi的临床疗效。
三家企业在相互竞争的同时相互促进，而经过20年的时间，三剑客如今已是不同光景。Alnylam已有产品上市产生稳定现金流，只待常见慢性病重磅药成功上市实现转型；Arrowhead成立时间最长，至今未被幸运女神眷顾，磨练技术，实现了肺和肌肉疾病领域高效递送，在夹缝中热烈生存；Dicerna是时代宠儿，集各大MNC合作于一身，被Novo Nordisk收购后背靠大树，已成为其创新药版图重要组成。
未来，三剑客的发展道路可能崎岖，但RNAi的发展道路依旧光明。
| 引用资料
[1] Alnylam、Arrowhead、Dicerna企业官网
[2] BiG生物创新社：Arrowhead小核酸技术平台：RNAi布局紧凑，如箭在弦
[3] 专利漫谈：小核酸药物递送技术专利综述1
[4] 药时代：小核酸巨头Alnylam之《长安三万里》——创始CEO讲述19年征程背后的神奇故事（连载之一）
[5] 药时代：小核酸巨头Alnylam之《长安三万里》——创始CEO讲述19年征程背后的神奇故事（终篇）
[6] 猎药人俱乐部：Alnylam深度研究系列
[7] BiG生物创新社：Dicerna小核酸技术平台：诺和诺德创新药版图重要组成
- END -
