罕病救星？Ionis帶來的希望

撰稿：楊竣喬

審稿：Jenny

隨著基因診斷技術成熟與普遍，從過去主流傳統的化學小分子藥物，到現在邁向精準醫療，在藥物研發的路上，逐漸仰賴基因上的治療。Ionis Pharmaceuticals (以下稱Ionis)即是一間致力發展RNA-targeted therapeutics的公司。1989年以Isis Pharmaceuticals成立於加州，於2015年改名成Ionis Pharmaceuticals，在2014年成立Akcea Therapeutics。Ionis主力開發反義寡核苷酸 (Antisense oligonucleotides, ASOs)的技術，已成功開發出針對罕見疾病的治療藥物[1]。

ASOs與大家熟知的RNAi (RNA interference)技術有異曲同工之處。由約18到30不等的鹼基所組成的單股去氧核糖核苷酸序列，核苷酸序列會與目標mRNA配對形成異源雙股 (Heteroduplex)，促使胞內核糖核酸酶H(Ribonuclease H, RNase H)降解目標mRNA [2,3]。此外，ASOs亦能藉由抑制5’端帽(5’cap)形成、結構上阻礙mRNA轉譯和調控RNA剪接(RNA splicing)等方式影響mRNA轉譯蛋白質 [4]。但是要怎麼將一段段的序列送進細胞內呢？研究指出，多種細胞膜外的蛋白質或是受體能夠辨認ASOs，像是整合素 (Integrins)和GPCR，使得ASOs經由細胞的胞吞作用 (Endocytosis)進入細胞內 [5]。另外，ASOs可藉由不同的化學結構上的修正，來提升對特定細胞或是受體的專一性 [6]。

ASOs在臨床前的進程也大幅縮短，將原本動輒二到六年的小分子藥物研究，在ASOs開發到進入臨床有縮短至一年內的可能性，不僅減少小分子藥物大量的篩選時間，也免去後續藥物優化的步驟，節省了大量的時間成本。ASOs直接以過去疾病研究為基礎，直觀設計對特定基因的調控，接著從設計的寡核苷酸序列中，預測並降低脫靶效應(Off-target effect)，以精準投藥達到個人精準醫療；此外，ASOs技術也將治療帶進基因層面，為基因缺陷所產生的遺傳性疾病帶來福音[6]。至今市面上有三種由Ionis研發的ASOs相關藥物：Tegsedi® (inotersen)、Waylivra® (volanesoren)和Spinraza® (nusinersen) [8]。

Tegsedi®是針對甲狀腺結合前白蛋白 (Transthyretin, TTR)類澱粉沈積症 (TTR amyloidosis)病人所開發出的RNA標的藥物，該疾病是相當罕見且致命，全球僅有約二十五萬人被疾病所困擾，其中因TTR基因突變所引起的遺傳性澱粉樣疾病 (Hereditary transthyretin amyloidosis, hATTR)，又稱家族性澱粉樣多發性神經病變 (Familial amyloidotic polyneuropathy, FAP)全世界更只有約五萬人。hATTR的病因源自TTR蛋白異常摺疊，導致累積在各個組織和器官，進而造成器官損傷衰竭，藉由Tegsedi®抑制異常摺疊蛋白的表現來達到治療的效果 [1, 9]；同樣的，Waylivra®也是利用類似機轉治療家族性乳糜血症症候群 (Familial chylomicronemia syndrome, FCS)。因基因引發血液中的三酸甘油脂 (Triglyceride)居高不下，導致長期腹痛，甚至引發嚴重的胰臟炎和肝脾腫大，全球約五千人患有FCS。Waylivra抑制體內關鍵調控三酸甘油脂的載脂蛋白C-III(Apolipoprotein C-III, apoC-III)的表達，成功地降低患者血液中的三酸甘油脂 [1, 10]。兩項藥物皆是利用ASOs經由RNase H來抑制mRNA的轉譯，並分別被美國FDA和歐洲EMA同意使用 [1, 10, 11]。

相對於Tegsedi®和Waylivra®，治療脊髓性肌肉萎縮症(Spinalmuscule atrophy, SMA)的Spinraza®走著ASOs中的另一個機制。SMA是一種基因遺傳性的罕見疾病，因為運動神經元存活基因1 (Survival motor neuron 1, SMN1)突變，造成正常SMN蛋白表現不足，使得脊髓的運動神經元脆化，甚至死亡，影響到對於肌肉的調控。SMA好發於兒童時期，未進行適當的治療會引發癱瘓或是呼吸吞嚥的困難[1,12]。為了提升患者體內SMN蛋白的表現，Spinraza®藉由連接與SMN1序列極為相似的運動神經元存活基因2 (Survival motor neuron 2, SMN2)的內含子 (Intron)，調控RNA剪接，使SMN2中被剪掉的第七外顯子 (Exon 7)能夠被保留且表達，補足患者在SMN蛋白的不足，而得到改善 [1, 13]。2016年Spinraza獲得美國FDA同意使用，成為當時第一個針對SMA的藥物 [14]。

雖然擁有成熟的技術，並成功開發上市孤兒藥 (Orphan drug)，但是Ionis持續強化ASOs。以增加核苷酸在體內的穩定度和組織間的擴散能力為出發點，將核苷酸的磷酸基 (Phosphate)修改成為硫代磷酸酯 (Phosphorothioate, PS)，形成第一代的ASOs；為了增加ASOs的效力和穩定性，除了硫代磷酸酯外，在五碳醣加上甲氧基乙基間隙子 (Methoxylethyl gapmer, MOE gapmer)，降低身體的發炎反應和藥物毒性。如今Ionis已將ASOs推向最新的2.5代，於五碳醣間以乙基間隙子 (Constrained ethyl gapmer, cET gapmer)作為聯繫，再一次大幅提升了效力和穩定性 [2, 15, 16]。除此之外，為了提升ASOs在組織間作用的精準度，導入LICA (Ligand conjugated antisense)的技術，舉例來說，在結構上加入N-乙醯半乳糖胺 (N-acetylgalactosamine)，提高肝細胞對藥物的胞吞作用，同時也大幅降低藥物所需的濃度、給藥頻率，減少藥物副作用對患者造成的影響 [15, 17, 18]。

Ionis近年在藥物開發上，依舊是蓬勃發展，舉凡引入LICA技術的新罕病藥物，更有多項藥物處於臨床後期，像是新一代SMA的IONIS-APOCIII-LRx和hATTR的Eplontersen已經進入臨床三期；針對β型地中海貧血(β-Thalassemia)的IONIS-TMPRSS6-LRx和遺傳性血管水腫 (Hereditary angioedemia)的IONIS-PKK-LRx等藥物，也進入臨床二期。除了獨自開發的藥物外，也與Biogen和Roche合作，分別針對肌萎縮性脊髓側索硬化症 (Amyotrophic lateral sclerosis, ALS)和亨丁頓舞蹈症 (Hungtington’s disease)的藥物研發，並且已經進入臨床三期階段，未來指日可待 [8]。

過去多種被視為怪病或詛咒似的遺傳疾病，在人類不斷往下深入研究下，慢慢的找到應對的方式，Ionis利用ASOs的技術，衝破傳統藥物開發的天花板，為孤兒藥開啟了新的篇章，把少數的罕病患者從痛苦的深淵救了出來。30年的一步一腳印，Ionis準備好繼續闖向迷霧中。

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