▎藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊編輯

　　它曾一度收獲諾貝爾獎的榮光，也曾被認(rèn)為是醫(yī)藥行業(yè)的一大泡沫。從論文發(fā)表到諾獎?wù)酃穑挥昧?年的時間，速度驚人。但在獲得諾獎之后，它在臨床應(yīng)用上卻陷入了長達(dá)12年的沉寂。直到3年前，它才破繭成蝶，浴火重生。

　　它就是被簡稱為RNAi的RNA干擾技術(shù)。這是少有能從諾獎走出，直接帶來創(chuàng)新藥物的技術(shù)。它不僅是諾獎史上的一段佳話，更讓全球病患看到了治療的希望。

　　“非常驚訝”

　　2006年10月2日凌晨2：30分，斯坦福大學(xué)的Andrew Fire接到了一通來電。電話那頭，一個略帶口音的聲音向他表示祝賀。諾貝爾獎委員會決定，F(xiàn)ire與馬薩諸塞大學(xué)的Craig Mello一道，將共享2006年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

　　▲2006年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予了RNAi機(jī)制的發(fā)現(xiàn)者（圖片來源：The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2006。 NobelPrize.org。 Nobel Prize Outreach AB 2021。 Sat。 4 Sep 2021。）

　　和許多諾貝爾獎得主一樣，Fire的第一反應(yīng)是“非常驚訝”，甚至懷疑對方撥錯了號碼。他的驚訝并不是沒有理由。自上世紀(jì)80年代起，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主的平均年齡都超過了60歲。但他當(dāng)年只有47歲，Mello更是只有45歲。而且，距離他們合作發(fā)表的重要論文問世，也只有短短8年的時間。這一切都來得太快，太不真實了。

　　許多生物學(xué)家指出，這些不尋常的數(shù)字，恰好反映了他們的工作有多么不尋常。“他們的發(fā)現(xiàn)是一個再明顯不過的諾貝爾獎，”另一位諾獎得主Thomas Cech說道：“它在所有人的諾獎候選名單上。”很少有人質(zhì)疑他們的貢獻(xiàn)，這些榮譽實至名歸。

　　這個不尋常的發(fā)現(xiàn)，正是RNAi機(jī)制的發(fā)現(xiàn)。這是一種通過雙鏈RNA對基因進(jìn)行沉默的方法。諾貝爾獎委員會稱，這是控制遺傳信息流的一個根本性機(jī)制，在植物、動物、人類中均存在，在生物技術(shù)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

　　意外發(fā)現(xiàn)

　　有趣的是，這兩位科學(xué)家并不是首批發(fā)現(xiàn)RNAi現(xiàn)象的人。在他們之前，植物學(xué)家們就觀察到了一些難以解釋的現(xiàn)象。1990年，兩名植物學(xué)家報道了一個令他們大感意外的發(fā)現(xiàn)——在矮牽牛花中，查爾酮合成酶（chalcone synthase）是一種在花青素合成通路里起到限速作用的酶。研究人員們猜測，如果提高這種酶的表達(dá)量，就能加速花青素的合成，讓矮牽牛花的顏色變得更深。

　　▲植物學(xué)家們率先發(fā)現(xiàn)了RNAi的現(xiàn)象（圖片來源：By Marjori A。 Matzke， Antonius J。 M。 Matzke； credit Jan Kooter for the left and middle images， and Natalie Doetsch and Rich Jorgensen for the right images [CC BY 2.5  （https：//creativecommons.org/licenses/by/2.5）]， via Wikimedia Commons）

　　但實驗結(jié)果與他們的預(yù)期截然相反。在過量表達(dá)查爾酮合成酶后，矮牽牛花的顏色非但沒有變深，反而還變淺了！看著眼前的白色花朵，植物學(xué)家們感到無比困惑。后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過改造的矮牽牛花里頭，查爾酮合成酶的含量竟要比野生型低上50倍。這也讓研究人員們猜測，從體外引入RNA，會對具有同源序列的基因產(chǎn)生“沉默”。

　　盡管這些植物學(xué)家做出了重要的觀察，并提出了潛在的作用機(jī)制，但他們卻一直沒有把這個發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的技術(shù)。這也正是Fire與Mello的貢獻(xiàn)所在。

　　這兩名科學(xué)家研究的是如何在線蟲體內(nèi)調(diào)控基因。為了了解RNA會對基因表達(dá)產(chǎn)生怎樣的影響，他們設(shè)計了一個實驗，往線蟲體內(nèi)注射編碼肌肉蛋白的mRNA。在注射后，線蟲表現(xiàn)一切正常。隨后，他們注射了與這種mRNA序列互補的“反義RNA”，卻得到了一致的結(jié)果——線蟲并沒有受到什么影響。

　　有趣的是，當(dāng)他們將mRNA與反義RNA一同注射進(jìn)線蟲體內(nèi)后，這些小蟲子展現(xiàn)出了奇特的抽搐動作，就好像它們?nèi)狈@種關(guān)鍵的肌肉蛋白一樣。這是為什么呢？

　　研究人員們發(fā)現(xiàn)，這是因為mRNA和能夠與之互補的反義RNA能形成雙鏈RNA結(jié)構(gòu)，而這正是關(guān)鍵所在。Fire與Mello后續(xù)又做了一系列研究，注射了許多針對不同基因的雙鏈RNA，每一個實驗都清晰地表明，雙鏈RNA能影響到相應(yīng)基因的表達(dá)，就好像這個基因被“沉默”了一樣。因此，這些基因無法生產(chǎn)出所編碼的蛋白質(zhì)。

　　1998年，兩名科學(xué)家將他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了《自然》雜志上。這一發(fā)現(xiàn)能簡潔、清楚地回答過去許多令人困惑，甚至是互相矛盾的實驗結(jié)果，也立刻引起了研究領(lǐng)域的重視。

　　希望之旅

　　Fire和Mello指出，只有注射與基因序列一致，或是高度接近的雙鏈RNA，才能有效地對基因產(chǎn)生沉默。這原本可能是生物體的抗病毒機(jī)制，卻在演化的長河中被用做調(diào)控自身基因的手段。

　　在接下來的幾年里，科學(xué)家們對RNAi的機(jī)制做了更詳細(xì)的闡述——原來雙鏈RNA會結(jié)合一個叫做Dicer的蛋白復(fù)合體，然后被它切成碎片。另一個叫做RISC的蛋白復(fù)合體會結(jié)合這些雙鏈RNA碎片，去掉其中的一條鏈，然后使用另一條鏈去檢測細(xì)胞里的其它mRNA。一旦檢測到與之互補的mRNA，就會對其進(jìn)行剪切，使之降解。基因傳遞出去的遺傳信息就是這樣被沉默的。

　　機(jī)制的闡明讓我們能夠用極為簡便的方法，對生物的基因進(jìn)行調(diào)控。科學(xué)家們開始使用雙鏈RNA分子，來沉默特定的基因，從而研究它們的功能。在生物學(xué)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究上，它得到了極為廣泛的應(yīng)用，加速了科學(xué)的發(fā)展。

　　▲RNAi的作用機(jī)制，讓人們看到了實際應(yīng)用的潛力（圖片來源：Copyright ? The Nobel Committee for Physiology or Medicine。 Illustration： Annika Rohl）

　　更重要的是，它讓我們看到了通過“基因沉默”治療疾病的希望。正如諾貝爾獎官方新聞稿中所說的那樣，“RNAi已經(jīng)在基礎(chǔ)科研中得到了廣泛的應(yīng)用，能用以研究基因的功能。它還有望在未來帶來全新的療法。”

　　“我相信這個技術(shù)會在未來的10年里，在抗癌療法領(lǐng)域得到非常廣泛的應(yīng)用。”時任冷泉港實驗室主席，美國科學(xué)院院士Bruce Stillman大膽猜測。

　　一盆冷水

　　人們的樂觀并不是沒有理由：在諾貝爾獎頒發(fā)RNAi技術(shù)的5年前，我們就完成了人類基因組草圖的測序工作。許多研究人員早就開始在哺乳動物細(xì)胞里嘗試應(yīng)用RNAi，生物技術(shù)公司如雨后春筍般相繼問世，爭當(dāng)?shù)谝豢頡NAi新藥的發(fā)明人。

　　這背后的邏輯也很容易理解。許多疾病是由于致病蛋白的出現(xiàn)所導(dǎo)致，而常規(guī)小分子藥物的作用機(jī)理，正是結(jié)合這些蛋白，抑制其功能。使用RNAi技術(shù)則有望抑制它們的表達(dá)，將這些致病蛋白扼殺在萌芽之中。由于雙鏈RNA非常容易合成，倘若這一治療思路能夠成功，人們就不再需要繁瑣的藥物篩選工作，還能規(guī)避致病蛋白的“無成藥性”難題。因此，生物醫(yī)藥行業(yè)對RNAi療法有著極為高漲的研發(fā)熱情，一些知名醫(yī)藥公司也開始涉足其中。整個領(lǐng)域充滿了熱火朝天的干勁，首款RNAi療法的問世似乎就在眼前。

　　但在激情褪去后，問題才逐漸浮現(xiàn)出來。其中，研究人員們無法解決的一大難題，在于如何僅在需要的細(xì)胞里啟動RNAi的流程。更糟糕的是，在泛起的泡沫中，許多人誤將高估值當(dāng)作是成功的保障，一系列療法僅僅在實驗室中做了初步的驗證，就匆忙地進(jìn)入到人體試驗。

　　“早期的許多臨床試驗非常不明智，許多人為了搶第一才做臨床試驗，”斯坦福大學(xué)的基因療法專家Mark Kay說道：“大部分尚具有理性，同時還了解這一領(lǐng)域的人，都知道這些試驗不會成功。”

　　從一開始就被埋下的災(zāi)難種子，很快就結(jié)出了惡果。不久后，一些研究中的RNAi療法在人體里展現(xiàn)出了意料之外，卻又在情理之中的危險副作用。由于無法遞送到人體內(nèi)的正確細(xì)胞，這些療法要么沒有效果，要么反而對人體有害。

　　整個RNAi領(lǐng)域瞬間跌入到了谷底，包括羅氏、輝瑞、默沙東在內(nèi)的諸多生物醫(yī)藥公司紛紛決定退場。2014年，默沙東將旗下的RNAi技術(shù)公司Sirna公司折價出售。而購買它的，則是一家名為Alnylam的生物技術(shù)公司。

　　浴火重生

　　Alnylam成立于2002年，恰好位于RNAi從科學(xué)突破（1998年）到摘獲諾貝爾獎（2006）的中點。它的名字有些難念，背后卻有著有趣的故事——它由“Alnilam”一詞衍生而來，中文名是“參宿二”，指的是夜空中距離我們2000光年外的獵戶座腰帶中點。

　　如同漫天群星一般，在10多年前，到處都能看到研發(fā)RNAi技術(shù)的新銳公司，Alnylam看起來與它們沒有什么不同。但在RNAi療法跌入低谷時，Alnylam卻是少數(shù)留存下來的幸運兒。這并不代表它未曾經(jīng)歷過陣痛。在Alnylam的公司官網(wǎng)上寫道，其成立早期也曾遇到過許多挑戰(zhàn)：合作伙伴的離去、外界對于技術(shù)的喪失信心，都給Alnylam帶來了不小的打擊。只有在公司內(nèi)部，才能看到將RNAi療法變成現(xiàn)實的信念與樂觀。

　　當(dāng)然，無數(shù)案例證明，僅憑信念與樂觀是不夠的。真正推動Alnylam向前進(jìn)展的，是其在RNAi療法的“至暗時刻”發(fā)明的一項關(guān)鍵技術(shù)。2010年，這家公司發(fā)表了一篇足以影響整個RNAi療法領(lǐng)域的論文——他們發(fā)現(xiàn)，利用基于配體的技術(shù)，人們終于能對RNAi療法進(jìn)行靶向遞送。橫亙在科學(xué)家們前進(jìn)道路上的最大阻礙被移除了。在他們面前，是通往首款RNAi療法的康莊大道。

　　找到解決問題的關(guān)鍵后，Alnylam迅速建立起了一系列研發(fā)管線，針對多種罕見的遺傳疾病。其中，其領(lǐng)先的RNAi療法patisiran所治療的是一種叫做hATTR淀粉樣變性的疾病。這種疾病的根源在于編碼甲狀腺素運載蛋白的基因發(fā)生突變，導(dǎo)致淀粉樣蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的異常積累，對器官和組織造成損傷。這是一種嚴(yán)重而致命的罕見病，患者從癥狀發(fā)作起，預(yù)期壽命只有2年-15年。

　　而patisiran則能發(fā)揮RNAi對基因的“沉默”效果。通過抑制特定mRNA的表達(dá)，這款療法能有效阻止變異甲狀腺素運載蛋白的生成，清除組織里的淀粉樣蛋白沉積，恢復(fù)組織功能。

　　2017年9月，Alnylam與其合作伙伴賽諾菲一道，公布了patisiran在3期臨床試驗中的積極頂線結(jié)果。研究表明，這款新藥抵達(dá)了主要臨床終點，以及所有的次要臨床終點。在18個月的節(jié)點上，與安慰劑相比，patisiran顯著減少了患者的神經(jīng)學(xué)病變，提高了他們的生活質(zhì)量。

　　2個月后，Alnylam遞交了滾動上市申請，以縮短上市所需要的時間。美國FDA也同樣授予patisiran突破性療法認(rèn)定和孤兒藥資格，加速它的問世。2018年，隨著FDA的正式批準(zhǔn)，人類終于迎來了首款RNAi療法的獲批。

　　后記

　　熟悉新藥研發(fā)的讀者朋友都知道，一項突破性的發(fā)現(xiàn)，哪怕是自帶諾貝爾獎的光環(huán)，也未必能帶來一款新療法。即便最終能從實驗室出發(fā)，來到患者的病床前，這些新療法也往往會經(jīng)歷漫長的研發(fā)之旅。過去的單克隆抗體是這樣的例子，如今的RNAi療法也是這樣的例子。

　　而或許只有那些最勇敢的戰(zhàn)士，才能從一片質(zhì)疑的荊棘中，開辟出一條造福患者的道路。正如Alnylam的官網(wǎng)上所說的那樣：對于那些說“不可能、不實際、不現(xiàn)實”的人，我們的回應(yīng)是“接受挑戰(zhàn)”。在本文的最后，我們也向這些挑戰(zhàn)不可能的勇者致以崇高敬意。

　　參考資料：

　　[1] 2 American ‘Worm People’ Win Nobel for RNA Work。 Retrieved August 6， 2018， from https：//www.nytimes.com/2006/10/03/science/03nobel.html

　　[2] Andrew Fire shares Nobel Prize for discovering how RNA can switch off genes。 Retrieved August 6， 2018， from https：//news.stanford.edu/news/2006/october4/nobel-100206.html

　　[3] When a Nobel Prize brings a shower of hype： the roller coaster ride of RNAi。 Retrieved August 6， 2018， from https：//www.statnews.com/2016/09/29/nobel-prize-rnai-biotech/

　　[4] Average Age for for Nobel Laureates in Physiology or Medicine。 Retrieved August 6， 2018， from https：//www.nobelprize.org/nobel_prizes/lists/laureates_ages/medicine_ages.html

　　[5] Sen and Blau （2006）。 A brief history of RNAi： the silence of the genes。 The FASEB Journal。 https：//doi.org/10.1096/fj.06-6014rev

　　[6] Suhr et al。， （2015）。 Efficacy and safety of patisiran for familial amyloidotic polyneuropathy： a phase II multi-dose study。 Orphanet Journal of Rare Diseases。 https：//doi.org/10.1186/s13023-015-0326-6

　　[7] Akinc et al。， （2010）。 Targeted delivery of RNAi therapeutics with endogenous and exogenous ligand-based mechanisms。 Molecular Therapy。 https：//doi.org/10.1038/mt.2010.85

　　[8] Alnylam and Sanofi Report Positive Topline Results from APOLLO Phase 3 Study of Patisiran in Hereditary ATTR （hATTR） Amyloidosis Patients with Polyneuropathy。 Retrieved August 8， 2018， from http://investors.alnylam.com/news-releases/news-release-details/alnylam-and-sanofi-report-positive-topline-results-apollo-phase

　　[9] “Press Release： The 2006 Nobel Prize in Physiology or Medicine”。 Nobelprize.org。 Nobel Media AB 2014。 Retrieved August 8， 2018， from http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2006/press.html