小核酸药物的大时代，一起来见证
医药魔方昨天发布的文章“投资新风口——从FDA新批准的两款药物看「小核酸药物」的大时代“激发了很多读者的兴趣，微信后台也收到了不少用户的反馈，咨询microRNA靶向药物的相关技术和标的。为了让大家对这一技术有更深入的了解，医药魔方第一时间联系了长期专注于微小RNA（microRNA）研究的彭长庚博士，为大家做更深入的讲解。
彭长庚，德国慕尼黑工业大学优秀博士，师从国际著名基因遗传学家 Wurst 教授。2012-2017年在瑞典卡罗林斯卡医学研究员做博士后，师从国际著名疼痛和胶质瘤研究专家 Ernfors 教授。2013年注册成立了昆山彭济凯丰生物科技有限公司，专注于研发微RNA相关的小核酸新药、保健品和微RNA科研试剂。构建了小核酸药库并筛选到一批原创性的治疗糖尿病和癌症的潜在1.1类小分子核酸新药。
医药魔方：彭博士您好，医药魔方也是通过其他报道了解到了您刚刚在《Science》上发表的关于microRNA的最新成果，对于“80%的疼痛相关信号基因是都有microRNA参与调节”这一研究结论也感到非常新奇[1]，您能给大家详细介绍一下microRNA吗？
彭长庚：第一个microRNA是1993年在线虫中发现的lin4，开始以为是个例。直到2001年发现很多物种中保守存在大量的有共性的一类功能性的小RNA，因而命名为微小RNA（microRNA）。
虽然microRNA也是下调靶基因（最近也有报道上调靶基因的，是否是microRNA共性的功能有待更多的数据验证），但与大家熟知的RNA干扰（RNAi）的作用机制不同。RNAi是通过19~21个核苷酸与靶RNA完全配对引起后者降解，而microRNA只需要5‘端2-8位的7个核苷酸的配对就能识别和调节靶基因（抑制翻译和或降解RNA），其它位置的核苷酸配对只是增加其结合靶RNA的亲和力。
microRNA的功能非常强大，表现在以下几个方面：
1） 靶基因多：microRNA主要通过5‘端2~8位的7个核苷酸配对来识别靶基因，而人的基因组有30亿个碱基对且只有A/G/C/T四种碱基重复，这使得在理论上一个microRNA在人的基因组中有很多靶基因，因为海量的基因组中出现连续7个碱基序列相同的概率非常大。事实上，实验证明很多microRNA的靶基因有成百上千个，这使得microRNA通常是作用于一个面，而非一个点。而且有的靶基因上有数个microRNA结合位点，这可以让microRNA在短时间内在蛋白质水平上关停特定的靶基因，这让很多microRNA在细胞周期或发育中起重要作用。
2）靶基因的功能协同性强： 转录组测序证实一个microRNA可以在细胞内调节很多靶基因，而且靶基因往往富集分布在整个基因网络中，是全面的系统的调节整个生物事件的功能大小。虽然一个microRNA对其单个靶基因调节的幅度通常不大，但当把所有靶基因被调节的幅度叠加再加上它们协同作用后的功效放大后，一个microRNA对一个生物事件的调节能在整体水平上引起显著的变化。举例说，我研究的miR-183家族，在感觉神经元中敲除后能使小鼠对机械刺激的灵敏度增加近一倍，最令人惊讶的是它调节神经性疼痛诱导的基因网络中80%的基因，且对其调节的促进疼痛的基因都是抑制的作用，这体现了其靶基因在功能上的高度协同性。
3）功能高度保守：很多microRNA的序列及其靶基因上结合的序列在单细胞到多细胞，或者在植物到动物，或者在所有脊椎动物中高度保守。不管是亿万年的进化使然还是高智慧的造物主设计使之，保守的microRNA通过调节其保守的数目众多的靶基因达到在功能上的保守。而这些保守的microRNA留存至今说明其功能是经过数万年的自然选择考验过的。
医药魔方：听起来microRNA药物和RNA干扰（RNAi）都是从RNA层面对基因表达进行调控，从而治疗相关疾病。您刚才介绍了microRNA的强大功能，从成药前景上看，microRNA靶向药物相比RNAi药物有什么优势吗？
彭长庚：microRNA靶向药物和基于RNAi技术开发的各种药物本质上都属于小核酸药物的范畴，但二者在作用机制上还是有很大不同的。简单来说，基于RNAi开发的第一代（反义RNA）或第二代（寡核苷酸）小核酸药物往往只能作用一个基因靶点或影响一条信号通路，而对单个靶点大幅度的下调可能会导致非病变器官出现严重的副作用，同时机体容易产生代偿性改变而使药物失效。microRNA作用于一个协同的网络而非单条通路，这使得靶向microRNA的第三代小核酸药物在功能和安全性上更有优势。
同时，由于microRNA比较短小（通常18-25nt），靶向microRNA的小核酸药物既可以轻易地抑制其功能，也可以通过补给microRNA恢复或增强其功能，达到正负双向调节的自由性，这比前两代小核酸药物只能单向调节一个物理靶点的实用性要强。
医药魔方：microRNA药物的成药前景如何呢？大家知道，RNA药物的研发投资从最开始的一片火爆，到2009年开始降温并跌至冰点，最大的应用障碍就是RNA不稳定，极易容易被酶解，药物递送技术是一大难题。这个问题现在是否得到完美解决了？
彭长庚：先回答第一个问题，microRNA药物的成药前景是非常光明的，Nat Rev Drug Dis今年三月发表了micorRNA 治疗开启癌症和其他疾病治疗的新时代[2]。可见主流科学媒体和科学家都认为其前景是光明的。
第二个问题：二十多年的RNA修饰研究，已经可以让RNA小核酸药物在血液中维持较长时间了，但离完美解决还有一段距离，也许很难达到完美，因为修饰虽能增加稳定性，但降低RNAi的效率。其实第一代小核酸药物——RNA小核酸药难成还有另一个原因，就是产生microRNA样功能的毒副作用。
医药魔方：彭济凯丰是一家专注于microRNA药物研发的初创公司，有什么自己的技术优势？
彭长庚：说来我与microRNA注定有缘，也许注定是一个要见证microRNA药物大时代的人。我06年申请国外读博时拿到的第一个offer就是做microRNA研究，因其它原因我拒绝了。后来面试几个地方后最后还是选择了microRNA研究。找博后职位时我拒绝了很多其它的offer，在最后我又只好选择了microRNA研究。十来年的经验积累和不断思考，让我们自主研发了有发明专利的、世界一流的microRNA原位杂交探针和定量PCR试剂盒，也拥有microRNA的药物设计和筛选技术平台。
医药魔方：FDA去年先后批准了eteplirsen和nusinersen这两个小核酸药物，您认为这是偶然事件（比如迫于DMA患者和社会舆论压力），还是说小核酸药物的工业应用即将进入大量开花结果的时候了？
彭长庚：小核酸药物研发成功案例的出现是这二十多年研究努力的必然结果。相信未来有更多的小核酸药物上市。但要注意的是eteplirsen和nusinersen的作用机理是改变RNA的剪切而非RNAi的功能，属于第二代小核酸药物。
医药魔方：国内的制药工业虽然整体水平上仍落后欧美国家一截，但从近两年的发展趋势来看，国内药企跟进国际前沿研究成果的能力让人惊叹，比如PD1、PARR、IDO、CAR-T等热门靶点和新兴疗法上都见到了国内药企的迅速跟进布局。对于小核酸药物的研究开发，国内目前处于什么状态？
彭长庚：科学知识的快速传播让我们在生物新兴前沿的领域里容易追上领跑不远的欧美国家，并在未被完全开发的领域里布局寻宝。小核酸药物研发的公司不少，在国内也有开始做临床的，但国内目前还没有靶向microRNA的小核酸药物在做临床研究。
医药魔方：能否透露一下彭济凯丰相关药物的研发进展情况，以及公司发展情况
彭长庚：我们公司发展四年了，创建了microRNA药物研发平台、积累了重要数据和申报了一批专利。我们研发方向的布局分为三个方面:一是糖尿病肾病和代谢类疾病；二是癌症，主要是肝癌和肺癌；三是慢性神经性疼痛。这三大类的疾病多是由多基因影响的，microRNA药物应该是最有可能的治本的药物。项目都有知识产权，在临床前阶段。我们的1.1类小核酸潜在新药PJ150021治糖尿病肾病在动物体内的效果非常好，是治本之药。
医药魔方：感谢彭博士接受专访，希望公司研发的药物早日成功上市，造福患者。
彭长庚：谢谢医药魔方的采访和祝愿！
参考文献
[1] Changgeng Peng, Lili Li, Ming-Dong Zhang, et al. MiR-183 cluster scales mechanical pain sensitivity by regulating basal and neuropathic pain genes. Science. June 2017.
[2] Rupaimoole R, Slack FJ. micorRNA therapeutics: towards a new era forthe management of cancer and other diseases. Nat Rev Drug Discov. 2017 Mar; 16(3):203-222.